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（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，Verse（UEFN）, Assembler (x64，aarch64)．
- 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や，Unreal Editor for Fortnite（UEFN）でゲーム開発に従事．
- （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ChatGPT/Geminiを訓練する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．
- UEFNで10本以上のゲームを開発し，フォートナイト上で公開（Fortnite，Fortnite.GG）．
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目次
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．
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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