
C言語でldexp/ldexpf/ldexpl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コンピュータサイエンス学部(2021年の世界大学学術ランキングで20位)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++,Solidity/Vyper,Java,Python,Ruby,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.
こういった私から学べます.
ldexp/ldexpf/ldexpl関数
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double ldexp(double x, int exp); float ldexpf(float x, int exp); long double ldexpl(long double x, int exp); |
ldexp/ldexpf/ldexpl関数は,浮動小数点数xと2のexp乗との積を返します.
すなわち,返り値は\(x * 2^{exp}\)になります.
ldexp/ldexpf/ldexpl関数の使い方
ldexp/ldexpf/ldexpl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; float f; long double ld; int exp; printf("Please input a real number: "); scanf("%Lf", &ld); d = f = ld; printf("Please input an integer: "); scanf("%d", &exp); printf(" ldexp(%lf, %d) = %lf\n", d, exp, ldexp(d, exp)); printf("ldexpf(%f, %d) = %f\n", f, exp, ldexpf(f, exp)); printf("ldexpl(%Lf, %d) = %Lf\n", ld, exp, ldexpl(ld, exp)); return 0; } |
実行結果は以下になります.
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$ gcc ldexp.c $ a.out Please input a real number: 3.14 Please input an integer: 4 ldexp(3.140000, 4) = 50.240002 ldexpf(3.140000, 4) = 50.240002 ldexpl(3.140000, 4) = 50.240000 |
ldexp/ldexpf/ldexpl関数の自作関数
ldexp/ldexpf/ldexpl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.
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ldexp/ldexpf/ldexpl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 <math.h> #include <errno.h> #define DBL_EXPONENT_MASK 0x7ffULL #define DBL_EXPONENT_SHIFT 52ULL #define FLT_EXPONENT_MASK 0xffUL #define FLT_EXPONENT_SHIFT 23UL #define LDBL_EXPONENT_MASK 0x7fffULL double myldexp(double x, int exp) { union { double d; long l; } y = {x}; if (x == 0.0) { return 0.0; } exp += (y.l >> DBL_EXPONENT_SHIFT) & DBL_EXPONENT_MASK; if (exp <= 0) { return 0; } if (exp >= DBL_EXPONENT_MASK) { errno = ERANGE; if (x < 0.0) { return -HUGE_VAL; } return HUGE_VAL; } y.l &= ~(DBL_EXPONENT_MASK << DBL_EXPONENT_SHIFT); y.l |= (long) exp << DBL_EXPONENT_SHIFT; return y.d; } float myldexpf(float x, int exp) { union { float f; int i; } y = {x}; if (x == 0.0) { return 0.0; } exp += (y.i >> FLT_EXPONENT_SHIFT) & FLT_EXPONENT_MASK; if (exp <= 0) { return 0; } if (exp >= FLT_EXPONENT_MASK) { errno = ERANGE; if (x < 0.0) { return -HUGE_VALF; } return HUGE_VALF; } y.i &= ~(FLT_EXPONENT_MASK << FLT_EXPONENT_SHIFT); y.i |= exp << FLT_EXPONENT_SHIFT; return y.f; } long double myldexpl(long double x, int exp) { union { long double ld; long l[2]; } y = {x}; if (x == 0.0) { return 0.0; } exp += y.l[1] & LDBL_EXPONENT_MASK; if (exp <= 0) { return 0; } if (exp >= LDBL_EXPONENT_MASK) { errno = ERANGE; if (x < 0.0) { return -HUGE_VALL; } return HUGE_VALL; } y.l[1] &= ~LDBL_EXPONENT_MASK; y.l[1] |= exp; return y.ld; } int main(void) { double d; float f; long double ld; int exp; printf("Please input a real number: "); scanf("%Lf", &ld); d = f = ld; printf("Please input an integer: "); scanf("%d", &exp); printf(" myldexp(%lf, %d) = %lf\n", d, exp, myldexp(d, exp)); printf("myldexpf(%f, %d) = %f\n", f, exp, myldexpf(f, exp)); printf("myldexpl(%Lf, %d) = %Lf\n", ld, exp, myldexpl(ld, exp)); return 0; } |
実行結果は以下になります.
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$ gcc myldexp.c $ a.out Please input a real number: 3.14 Please input an integer: 4 myldexp(3.140000, 4) = 50.240002 myldexpf(3.140000, 4) = 50.240002 myldexpl(3.140000, 4) = 50.240000 |
まとめ
C言語でldexp/ldexpf/ldexpl関数の使い方と自作関数を紹介しました.
ldexp/ldexpf/ldexpl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.
ldexp/ldexpf/ldexpl関数と似た関数であるfrexp/frexpf/frexpl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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