【C言語】処理系依存の整数と浮動小数点数の最小値と最大値の取得

悩んでいる人

C言語で処理系依存の整数と浮動小数点数の最小値と最大値の取得方法を教えて！

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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こういった悩みにお答えします．こういった私が解説していきます．私が大学の授業で初めてC言語を勉強した時は全然できませんでしたが，先生やTA，友人に相談しながら一生懸命C言語を勉強してできるようにな ...

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処理系依存の整数と浮動小数点数の最小値と最大値の取得

処理系依存の整数と浮動小数点数の最小値と最大値は，それぞれ以下のヘッダで定義されています．

整数の最小値と最大値：limits.h
浮動小数点数の最小値と最大値：float.h

処理系依存の整数の最小値と最大値の取得

limits.hにある処理系依存の整数の最小値と最大値を取得するコードは以下になります．

/*
 * Author: Hiroyuki Chishiro
 * License: 2-Clause BSD
 */
#include <stdio.h>
#include <limits.h>

int main(void)
{
  printf("MB_LEN_MAX = %d\n", MB_LEN_MAX);
  printf("CHAR_BIT   = %d\n", CHAR_BIT);
  printf("CHAR_MIN   = %d\n", CHAR_MIN);
  printf("CHAR_MAX   = %d\n", CHAR_MAX);

  printf("SCHAR_MIN  = %d\n", SCHAR_MIN);
  printf("SCHAR_MAX  = %d\n", SCHAR_MAX);
  printf("UCHAR_MAX  = %u\n", UCHAR_MAX);

  printf("SHRT_MIN   = %d\n", SHRT_MIN);
  printf("SHRT_MAX   = %d\n", SHRT_MAX);
  printf("USHRT_MAX  = %u\n", USHRT_MAX);

  printf("INT_MIN    = %d\n", INT_MIN);
  printf("INT_MAX    = %d\n", INT_MAX);
  printf("UINT_MAX   = %u\n", UINT_MAX);

  printf("LONG_MIN   = %ld\n", LONG_MIN);
  printf("LONG_MAX   = %ld\n", LONG_MAX);
  printf("ULONG_MAX  = %lu\n", ULONG_MAX);

  printf("LLONG_MIN  = %lld\n", LLONG_MIN);
  printf("LLONG_MAX  = %lld\n", LLONG_MAX);
  printf("ULLONG_MAX = %llu\n", ULLONG_MAX);

  return 0;
}

* Author: Hiroyuki Chishiro

* License: 2-Clause BSD

#include <stdio.h>

#include <limits.h>

int main(void)

{

printf("MB_LEN_MAX = %d\n", MB_LEN_MAX);

printf("CHAR_BIT = %d\n", CHAR_BIT);

printf("CHAR_MIN = %d\n", CHAR_MIN);

printf("CHAR_MAX = %d\n", CHAR_MAX);

printf("SCHAR_MIN = %d\n", SCHAR_MIN);

printf("SCHAR_MAX = %d\n", SCHAR_MAX);

printf("UCHAR_MAX = %u\n", UCHAR_MAX);

printf("SHRT_MIN = %d\n", SHRT_MIN);

printf("SHRT_MAX = %d\n", SHRT_MAX);

printf("USHRT_MAX = %u\n", USHRT_MAX);

printf("INT_MIN = %d\n", INT_MIN);

printf("INT_MAX = %d\n", INT_MAX);

printf("UINT_MAX = %u\n", UINT_MAX);

printf("LONG_MIN = %ld\n", LONG_MIN);

printf("LONG_MAX = %ld\n", LONG_MAX);

printf("ULONG_MAX = %lu\n", ULONG_MAX);

printf("LLONG_MIN = %lld\n", LLONG_MIN);

printf("LLONG_MAX = %lld\n", LLONG_MAX);

printf("ULLONG_MAX = %llu\n", ULLONG_MAX);

return 0;

}

マクロ定義の意味は以下になります．

MB_LEN_MAX：全てのロケールでの1文字の最大マルチバイト長
CHAR_BIT：char型の幅
CHAR_MIN：char型の最小値
CHAR_MAX：char型の最大値
SCHAR_MIN：signed char型の最小値
SCHAR_MAX：signed char型の最大値
UCHAR_MAX：unsigned char型の再代替
SHRT_MIN：short型の最小値
SHRT_MAX：short型の最大値
USHRT_MAX：unsigned short型の最大値
INT_MIN：int型の最小値
INT_MAX：int型の最大値
UINT_MAX：unsigned int型の最大値
LONG_MIN：long型の最小値
LONG_MAX：long型の最大値
ULONG_MAX：unsigned long型の最大値
LLONG_MIN：long long型の最小値
LLONG_MAX：long long型の最大値
ULLONG_MAX：unsigned long long型の最大値

私の環境での実行結果は以下になります．

処理系依存で異なる結果になる可能性があることに注意して下さい．

$ gcc limits.c 
$ a.out 
MB_LEN_MAX = 16
CHAR_BIT   = 8
CHAR_MIN   = -128
CHAR_MAX   = 127
SCHAR_MIN  = -128
SCHAR_MAX  = 127
UCHAR_MAX  = 255
SHRT_MIN   = -32768
SHRT_MAX   = 32767
USHRT_MAX  = 65535
INT_MIN    = -2147483648
INT_MAX    = 2147483647
UINT_MAX   = 4294967295
LONG_MIN   = -9223372036854775808
LONG_MAX   = 9223372036854775807
ULONG_MAX  = 18446744073709551615
LLONG_MIN  = -9223372036854775808
LLONG_MAX  = 9223372036854775807
ULLONG_MAX = 18446744073709551615

$ gcc limits.c

$ a.out

MB_LEN_MAX = 16

CHAR_BIT = 8

CHAR_MIN = -128

CHAR_MAX = 127

SCHAR_MIN = -128

SCHAR_MAX = 127

UCHAR_MAX = 255

SHRT_MIN = -32768

SHRT_MAX = 32767

USHRT_MAX = 65535

INT_MIN = -2147483648

INT_MAX = 2147483647

UINT_MAX = 4294967295

LONG_MIN = -9223372036854775808

LONG_MAX = 9223372036854775807

ULONG_MAX = 18446744073709551615

LLONG_MIN = -9223372036854775808

LLONG_MAX = 9223372036854775807

ULLONG_MAX = 18446744073709551615

処理系依存の浮動小数点数の最小値と最大値の取得

float.hにある処理系依存の浮動小数点数の最小値と最大値を取得するコードは以下になります．

※float.hはGCCコンパイラでビルトインとして実装されているため，ヘッダファイルがないことに注意して下さい．

主なマクロの定義の意味は以下になります．

他のマクロ定義の意味は，IEEE 754や深い数学の知識が必要なため省略します．

FLT_MAX：float型の最大値
DBL_MAX：double型の最大値
LDBL_MAX：long double型の最大値

ここで，FLT_MINはfloat型の最小値にならないことに注意して下さい．

float型の最小値は-FLT_MAXです．

※double型やlong double型も同様です．

/*
 * Author: Hiroyuki Chishiro
 * License: 2-Clause BSD
 */
#include <stdio.h>
#include <float.h>

#define PRECISION 50

int main(void)
{
  printf("FLT_ROUNDS      = %d\n", FLT_ROUNDS);

  printf("DBL_DIG         = %d\n", DBL_DIG);
  printf("DBL_MANT_DIG    = %d\n", DBL_MANT_DIG);
  printf("DBL_MAX_10_EXP  = %d\n", DBL_MAX_10_EXP);
  printf("DBL_MAX_EXP     = %d\n", DBL_MAX_EXP);
  printf("DBL_MIN_10_EXP  = %d\n", DBL_MIN_10_EXP);
  printf("DBL_MIN_EXP     = %d\n", DBL_MIN_EXP);

  printf("FLT_DIG         = %d\n", FLT_DIG);
  printf("FLT_MANT_DIG    = %d\n", FLT_MANT_DIG);
  printf("FLT_MAX_10_EXP  = %d\n", FLT_MAX_10_EXP);
  printf("FLT_MAX_EXP     = %d\n", FLT_MAX_EXP);
  printf("FLT_MIN_10_EXP  = %d\n", FLT_MIN_10_EXP);
  printf("FLT_MIN_EXP     = %d\n", FLT_MIN_EXP);
  printf("FLT_RADIX       = %d\n", FLT_RADIX);

  printf("LDBL_DIG        = %d\n", LDBL_DIG);
  printf("LDBL_MANT_DIG   = %d\n", LDBL_MANT_DIG);
  printf("LDBL_MAX_10_EXP = %d\n", LDBL_MAX_10_EXP);
  printf("LDBL_MAX_EXP    = %d\n", LDBL_MAX_EXP);
  printf("LDBL_MIN_10_EXP = %d\n", LDBL_MIN_10_EXP);
  printf("LDBL_MIN_EXP    = %d\n", LDBL_MIN_EXP);

  printf("DBL_MAX         = %le\n", DBL_MAX);
  printf("FLT_MAX         = %e\n", FLT_MAX);
  printf("LDBL_MAX        = %Le\n", LDBL_MAX);

  printf("DBL_EPSILON     = %.*lf\n", PRECISION, DBL_EPSILON);
  printf("DBL_MIN         = %.*lf\n", PRECISION, DBL_MIN);
  printf("FLT_EPSILON     = %.*f\n", PRECISION, FLT_EPSILON);
  printf("FLT_MIN         = %.*f\n", PRECISION, FLT_MIN);
  printf("LDBL_EPSILON    = %.*Lf\n", PRECISION, LDBL_EPSILON);
  printf("LDBL_MIN        = %.*Lf\n", PRECISION, LDBL_MIN);

  return 0;
}

* Author: Hiroyuki Chishiro

* License: 2-Clause BSD

#include <stdio.h>

#include <float.h>

#define PRECISION 50

int main(void)

{

printf("FLT_ROUNDS = %d\n", FLT_ROUNDS);

printf("DBL_DIG = %d\n", DBL_DIG);

printf("DBL_MANT_DIG = %d\n", DBL_MANT_DIG);

printf("DBL_MAX_10_EXP = %d\n", DBL_MAX_10_EXP);

printf("DBL_MAX_EXP = %d\n", DBL_MAX_EXP);

printf("DBL_MIN_10_EXP = %d\n", DBL_MIN_10_EXP);

printf("DBL_MIN_EXP = %d\n", DBL_MIN_EXP);

printf("FLT_DIG = %d\n", FLT_DIG);

printf("FLT_MANT_DIG = %d\n", FLT_MANT_DIG);

printf("FLT_MAX_10_EXP = %d\n", FLT_MAX_10_EXP);

printf("FLT_MAX_EXP = %d\n", FLT_MAX_EXP);

printf("FLT_MIN_10_EXP = %d\n", FLT_MIN_10_EXP);

printf("FLT_MIN_EXP = %d\n", FLT_MIN_EXP);

printf("FLT_RADIX = %d\n", FLT_RADIX);

printf("LDBL_DIG = %d\n", LDBL_DIG);

printf("LDBL_MANT_DIG = %d\n", LDBL_MANT_DIG);

printf("LDBL_MAX_10_EXP = %d\n", LDBL_MAX_10_EXP);

printf("LDBL_MAX_EXP = %d\n", LDBL_MAX_EXP);

printf("LDBL_MIN_10_EXP = %d\n", LDBL_MIN_10_EXP);

printf("LDBL_MIN_EXP = %d\n", LDBL_MIN_EXP);

printf("DBL_MAX = %le\n", DBL_MAX);

printf("FLT_MAX = %e\n", FLT_MAX);

printf("LDBL_MAX = %Le\n", LDBL_MAX);

printf("DBL_EPSILON = %.*lf\n", PRECISION, DBL_EPSILON);

printf("DBL_MIN = %.*lf\n", PRECISION, DBL_MIN);

printf("FLT_EPSILON = %.*f\n", PRECISION, FLT_EPSILON);

printf("FLT_MIN = %.*f\n", PRECISION, FLT_MIN);

printf("LDBL_EPSILON = %.*Lf\n", PRECISION, LDBL_EPSILON);

printf("LDBL_MIN = %.*Lf\n", PRECISION, LDBL_MIN);

return 0;

}

私の環境での実行結果は以下になります．

処理系依存で異なる結果になる可能性があることに注意して下さい．

$ gcc float.c 
$ a.out 
FLT_ROUNDS      = 1
DBL_DIG         = 15
DBL_MANT_DIG    = 53
DBL_MAX_10_EXP  = 308
DBL_MAX_EXP     = 1024
DBL_MIN_10_EXP  = -307
DBL_MIN_EXP     = -1021
FLT_DIG         = 6
FLT_MANT_DIG    = 24
FLT_MAX_10_EXP  = 38
FLT_MAX_EXP     = 128
FLT_MIN_10_EXP  = -37
FLT_MIN_EXP     = -125
FLT_RADIX       = 2
LDBL_DIG        = 18
LDBL_MANT_DIG   = 64
LDBL_MAX_10_EXP = 4932
LDBL_MAX_EXP    = 16384
LDBL_MIN_10_EXP = -4931
LDBL_MIN_EXP    = -16381
DBL_MAX         = 1.797693e+308
FLT_MAX         = 3.402823e+38
LDBL_MAX        = 1.189731e+4932
DBL_EPSILON     = 0.00000000000000022204460492503130808472633361816406
DBL_MIN         = 0.00000000000000000000000000000000000000000000000000
FLT_EPSILON     = 0.00000011920928955078125000000000000000000000000000
FLT_MIN         = 0.00000000000000000000000000000000000001175494350822
LDBL_EPSILON    = 0.00000000000000000010842021724855044340074528008699
LDBL_MIN        = 0.00000000000000000000000000000000000000000000000000

$ gcc float.c

$ a.out

FLT_ROUNDS = 1

DBL_DIG = 15

DBL_MANT_DIG = 53

DBL_MAX_10_EXP = 308

DBL_MAX_EXP = 1024

DBL_MIN_10_EXP = -307

DBL_MIN_EXP = -1021

FLT_DIG = 6

FLT_MANT_DIG = 24

FLT_MAX_10_EXP = 38

FLT_MAX_EXP = 128

FLT_MIN_10_EXP = -37

FLT_MIN_EXP = -125

FLT_RADIX = 2

LDBL_DIG = 18

LDBL_MANT_DIG = 64

LDBL_MAX_10_EXP = 4932

LDBL_MAX_EXP = 16384

LDBL_MIN_10_EXP = -4931

LDBL_MIN_EXP = -16381

DBL_MAX = 1.797693e+308

FLT_MAX = 3.402823e+38

LDBL_MAX = 1.189731e+4932

DBL_EPSILON = 0.00000000000000022204460492503130808472633361816406

DBL_MIN = 0.00000000000000000000000000000000000000000000000000

FLT_EPSILON = 0.00000011920928955078125000000000000000000000000000

FLT_MIN = 0.00000000000000000000000000000000000001175494350822

LDBL_EPSILON = 0.00000000000000000010842021724855044340074528008699

LDBL_MIN = 0.00000000000000000000000000000000000000000000000000

まとめ

C言語で処理系依存の整数と浮動小数点数の最小値と最大値を取得する方法を紹介しました．

最小値と最大値が定義されているlimits.hとfloat.hを使いこなして，処理系毎に適切なコードを書けるようにしましょう．

データ型の最小値と最大値はキャストやオーバーフローと密接な関係にありますので，詳しく知りたいあなたはこちらからどうぞ．

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