C言語でfrexp/frexpf/frexpl関数の使い方と自作関数を教えて！
こういった悩みにお答えします．
本記事の信頼性
- リアルタイムシステムの研究歴12年．
- 東大教員の時に，英語でOS（Linuxカーネル）の授業．
- 2012年9月～2013年8月にアメリカのノースカロライナ大学チャペルヒル校（UNC）コンピュータサイエンス学部で客員研究員として勤務．C言語でリアルタイムLinuxの研究開発．
- プログラミング歴15年以上，習得している言語: C/C++，Python，Solidity/Vyper，Java，Ruby，Go，Rust，D，HTML/CSS/JS/PHP，MATLAB，Assembler (x64，ARM)．
- 東大教員の時に，C++言語で開発した「LLVMコンパイラの拡張」，C言語で開発した独自のリアルタイムOS「Mcube Kernel」をGitHubにオープンソースとして公開．
- 2020年1月～現在はアメリカのノースカロライナ州チャペルヒルにあるGuarantee Happiness LLCのCTOとしてECサイト開発やWeb/SNSマーケティングの業務．2022年6月～現在はアメリカのノースカロライナ州チャペルヒルにあるJapanese Tar Heel, Inc.のCEO兼CTO．
- 最近は自然言語処理AIとイーサリアムに関する有益な情報発信に従事．
- （AI全般を含む）自然言語処理AIの論文の日本語訳や，AIチャットボット（ChatGPT，Auto-GPT，Gemini（旧Bard）など）の記事を50本以上執筆．アメリカのサンフランシスコ（広義のシリコンバレー）の会社でプロンプトエンジニア・マネージャー・Quality Assurance（QA）の業務委託の経験あり．
- （スマートコントラクトのプログラミングを含む）イーサリアムや仮想通貨全般の記事を200本以上執筆．イギリスのロンドンの会社で仮想通貨の英語の記事を日本語に翻訳する業務委託の経験あり．
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目次
frexp/frexpf/frexpl関数
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double frexp(double x, int *exp); float frexpf(float x, int *exp); long double frexpl(long double x, int *exp); |
frexp/frexpf/frexpl関数は，浮動小数点数xを正規化小数と指数に分解し，指数を*expに格納します．
frexp/frexpf/frexpl関数の返り値は正規化小数です．
frexp/frexpf/frexpl関数の使い方
frexp/frexpf/frexpl関数の使い方は以下になります．
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/* * Author: Hiroyuki Chishiro * License: 2-Clause BSD */ #include <stdio.h> #include <math.h> int main(void) { double d, d2; float f, f2; long double ld, ld2; int exp; printf("Please input a real number: "); scanf("%Lf", &ld); d = f = ld; d2 = frexp(d, &exp); printf(" frexp(): d = %lf, d2 = %lf, exp = %d\n", d, d2, exp); f2 = frexpf(f, &exp); printf("frexpf(): f = %f, f2 = %f, exp = %d\n", f, f2, exp); ld2 = frexpl(ld, &exp); printf("frexpl(): ld = %Lf, ld2 = %Lf, exp = %d\n", ld, ld2, exp); return 0; } |
実行結果は以下になります．
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$ gcc frexp.c $ a.out Please input a real number: 3.14 frexp(): d = 3.140000, d2 = 0.785000, exp = 2 frexpf(): f = 3.140000, f2 = 0.785000, exp = 2 frexpl(): ld = 3.140000, ld2 = 0.785000, exp = 2 |
frexp/frexpf/frexpl関数の自作関数
frexp/frexpf/frexpl関数の自作関数を実装するためには，IEEE754と共用体の理解が必要になります．
共用体を知りたいあなたはこちらからどうぞ．
frexp/frexpf/frexpl関数の自作関数は以下になります．
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/* * Author: Hiroyuki Chishiro * License: 2-Clause BSD */ #include <stdio.h> #include <stdint.h> #include <math.h> #define DBL_EXPONENT_MASK 0x7ffULL #define DBL_EXPONENT_SHIFT 52ULL #define DBL_EXPONENT_EMIN 1022ULL #define FLT_EXPONENT_MASK 0xffUL #define FLT_EXPONENT_SHIFT 23UL #define FLT_EXPONENT_EMIN 126UL #define LDBL_EXPONENT_MASK 0x7fffULL #define LDBL_EXPONENT_EMIN 16382ULL double myfrexp(double x, int *exp) { union { double d; long l; } y = {x}; if (x == 0.0) { *exp = 0; return 0; } *exp = ((y.l >> DBL_EXPONENT_SHIFT) & DBL_EXPONENT_MASK) - DBL_EXPONENT_EMIN; y.l &= ~(DBL_EXPONENT_MASK << DBL_EXPONENT_SHIFT); y.l |= DBL_EXPONENT_EMIN << DBL_EXPONENT_SHIFT; return y.d; } float myfrexpf(float x, int *exp) { union { float f; int i; } y = {x}; if (x == 0.0) { *exp = 0; return 0; } *exp = ((y.i >> FLT_EXPONENT_SHIFT) & FLT_EXPONENT_MASK) - FLT_EXPONENT_EMIN; y.i &= ~(FLT_EXPONENT_MASK << FLT_EXPONENT_SHIFT); y.i |= FLT_EXPONENT_EMIN << FLT_EXPONENT_SHIFT; return y.f; } long double myfrexpl(long double x, int *exp) { union { long double ld; unsigned long l[2]; } y = {x}; if (x == 0.0) { *exp = 0; return 0; } *exp = (y.l[1] & LDBL_EXPONENT_MASK) - LDBL_EXPONENT_EMIN; y.l[1] &= ~LDBL_EXPONENT_MASK; y.l[1] |= LDBL_EXPONENT_EMIN; return y.ld; } int main(void) { double d, d2; float f, f2; long double ld, ld2; int exp; printf("Please input a real number: "); scanf("%Lf", &ld); d = f = ld; d2 = myfrexp(d, &exp); printf(" myfrexp(): d = %lf, d2 = %lf, exp = %d\n", d, d2, exp); f2 = myfrexpf(f, &exp); printf("myfrexpf(): f = %f, f2 = %f, exp = %d\n", f, f2, exp); ld2 = myfrexpl(ld, &exp); printf("myfrexpl(): ld = %Lf, ld2 = %Lf, exp = %d\n", ld, ld2, exp); return 0; } |
実行結果は以下になります．
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$ gcc myfrexp.c $ a.out Please input a real number: 3.14 myfrexp(): d = 3.140000, d2 = 0.785000, exp = 2 myfrexpf(): f = 3.140000, f2 = 0.785000, exp = 2 myfrexpl(): ld = 3.140000, ld2 = 0.785000, exp = 2 |
まとめ
C言語でfrexp/frexpf/frexpl関数の使い方と自作関数を紹介しました．
frexp/frexpf/frexpl関数の自作関数を作成するためには，IEEE754と共用体の理解が必要なことがわかりました．
frexp/frexpf/frexpl関数と似た関数であるldexp/ldexpf/ldexpl関数やmodf/modff/modfl関数の使い方や自作関数を知りたいあなたはこちらからどうぞ．
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