PHPの数値計算メソッドが物足りなかったため自作

本記事の環境

ホストOS：Windows 10
ゲストOS：CentOS 7
VirtualBox + Vagrant
Tera Term
remiリポジトリ
php7.3

前段：PHPの数値計算系メソッドとは？

PHPには四捨五入、切り上げ、切り下げのメソッドが存在します。
※四捨五入：round、切り上げ：ceil、切り下げ：floor

要件1：数値の丸め方について

• 「四捨五入」「切り上げ」「切り下げ」と「切り捨て」がしたい。
• 有効桁数を指定したい。
  

問題

• 他言語にある「切り捨て」がPHPにはなかった。
• roundは、有効桁数を指定できるが、ceilとfloorはできない。
  ※round([対象値], [有効桁数]);
  　 有効桁数：小数第一位が0、小数部はそこからインクリメント、
  　　　　　　 整数部はデクリメント。
  ※ceil([対象値]);
  ※floor([対象値]);

対処方法

• 「切り捨て」メソッドを作る。
• 有効桁数を指定できる「切り上げ：ceil」「切り下げ：floor」メソッドを作る。
  ※実装方法はネット上に複数パターン存在します。
  　 ※例１：補正値を加算してから処理を実施し、後で補正値を取り除く。
  　 ※例２：桁数を落として小数部を取り除いてから桁数を戻す。

要件2：計算結果について

• 正しい計算結果を出したい。
  

問題

• 2進数で表せない値を与えると結果に丸め誤差が生じる。(他言語も同様)

  
  floor((0.1 + 0.7) * 10);　      // 結果：7 (7.999999999999…に対して切り下げ処理を実施。)
  floor((0.1 + 0.7 + 0.5) * 10);　// 結果：12 (12.999999999999…に対して切り下げ処理を実施。)
  

対処方法

• BCMathライブラリ(任意精度数学関数)を使うことにした。

  
  yum install --enablerepo=remi-php73 php-bcmath
  systemctl restart httpd
  

その他注意点

• -0.5よりも大きく、0未満の負の数についてroundを使用すると「-0」へ変換される。

  
  round(-0.49999999999999, 0);　// 結果：-0 (絶対値の0.49999999999999を四捨五入して、その結果にマイナスをつけるため。)
  

• 丸め誤差が生じるため、float(浮動小数点数値)同士の比較はやめた方がいい。文字列型にキャストして比較するか、bccomp()を使用するか、gmp()を使用するか。

まとめ

PHPで数値計算を行う場合は、十分な仕様理解と(自作する場合は)作業工数が必要。

参考

https://gotohayato.com/content/491
https://www.sejuku.net/blog/25405
https://www.sejuku.net/blog/48961
https://teratail.com/questions/11119
http://shiru-web.com/2018/04/14/01-81/
https://web-dev.xyz/php-round/