悩んでいる人
C言語でmodf/modff/modfl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
modf/modff/modfl関数
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double modf(double x, double *iptr); float modff(float x, float *iptr); long double modfl(long double x, long double *iptr); |
modf/modff/modfl関数は，第1引数xを整数部分と小数部分に分割します．
これらの2つの値はともにxと同じ符号を持ちます．
整数部分は第2引数iptrが指す場所に格納され，小数部分は返り値になります．
modf/modff/modfl関数の使い方
modf/modff/modfl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, df, di; float f, ff, fi; long double ld, ldf, ldi; printf("Please input a real number: "); scanf("%Lf", &ld); d = f = ld; df = modf(d, &di); ff = modff(f, &fi); ldf = modfl(ld, &ldi); printf("modf(): d = %lf, di = %lf, df = %lf\n", d, di, df); printf("modff(): f = %f, fi = %f, ff = %f\n", f, fi, ff); printf("modfl(): ld = %Lf, ldi = %Lf, ldf = %Lf\n", ld, ldi, ldf); return 0; } |
実行結果は以下になります．
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$ gcc modf.c $ a.out Please input a real number: 3.14 modf(): d = 3.140000, di = 3.000000, df = 0.140000 modff(): f = 3.140000, fi = 3.000000, ff = 0.140000 modfl(): ld = 3.140000, ldi = 3.000000, ldf = 0.140000 |
modf/modff/modfl関数の自作関数
modf/modff/modfl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．
modf/modff/modfl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> #define DBL_EXPONENT_SHIFT 52ULL #define DBL_EXPONENT_EMAX 1023ULL #define DBL_SIGN_MASK 0x8000000000000000ULL #define DBL_EXPONENT_MASK 0x7ff0000000000000ULL #define DBL_FRACTION_MASK 0x000fffffffffffffULL #define FLT_EXPONENT_SHIFT 23ULL #define FLT_EXPONENT_EMAX 127ULL #define FLT_SIGN_MASK 0x80000000ULL #define FLT_EXPONENT_MASK 0x7f800000ULL #define FLT_FRACTION_MASK 0x007fffffULL #define LDBL_EXPONENT_EMAX 16383ULL #define LDBL_SIGN_MASK 0x8000ULL #define LDBL_EXPONENT_MASK 0x7fffULL #define LDBL_FRACTION_MASK 0xffffffffffff0000ULL double mymodf(double x, double *iptr) { union { double d; long l; } y = {x}; unsigned long mask; int e = (int)((y.l & DBL_EXPONENT_MASK) >> DBL_EXPONENT_SHIFT) - DBL_EXPONENT_EMAX; /* no fractional part */ if (e >= DBL_EXPONENT_SHIFT) { *iptr = x; if (isnan(y.d)) { return x; } y.l &= DBL_SIGN_MASK; return y.d; } /* no integral part */ if (e < 0) { y.l &= DBL_SIGN_MASK; *iptr = y.d; return x; } mask = DBL_FRACTION_MASK >> e; if ((y.l & mask) == 0) { *iptr = x; y.l &= DBL_SIGN_MASK; return y.d; } y.l &= ~mask; *iptr = y.d; return x - y.d; } float mymodff(float x, float *iptr) { union { float f; int i; } y = {x}; unsigned int mask; int e = (int)((y.i & FLT_EXPONENT_MASK) >> FLT_EXPONENT_SHIFT) - FLT_EXPONENT_EMAX; /* no fractional part */ if (e >= FLT_EXPONENT_SHIFT) { *iptr = x; if (isnan(y.f)) { return x; } y.i &= FLT_SIGN_MASK; return y.f; } /* no integral part */ if (e < 0) { y.i &= FLT_SIGN_MASK; *iptr = y.f; return x; } mask = FLT_FRACTION_MASK >> e; if ((y.i & mask) == 0) { *iptr = x; y.i &= FLT_SIGN_MASK; return y.f; } y.i &= ~mask; *iptr = y.f; return x - y.f; } long double mymodfl(long double x, long double *iptr) { union { long double d; long l[2]; } y = {x}; unsigned long mask, mask2; int e = (int)(y.l[1] & LDBL_EXPONENT_MASK) - LDBL_EXPONENT_EMAX; /* no fractional part */ if ((y.l[0] == 0 && (y.l[1] & ~(LDBL_SIGN_MASK | LDBL_EXPONENT_MASK)) == 0) || !isfinite(x)) { *iptr = x; if (isnan(y.d)) { return x; } y.l[1] &= LDBL_SIGN_MASK; return y.d; } /* no integral part */ if (e < 0) { y.l[1] &= LDBL_SIGN_MASK; *iptr = y.d; return x; } if (e >= 64) { mask = 0; mask2 = LDBL_FRACTION_MASK >> (e - 63); } else { if (e == 63) { mask = 0; } else { mask = -1UL >> (e + 1); } mask2 = LDBL_FRACTION_MASK; } if ((y.l[0] & mask) == 0 && (y.l[1] & mask2) == 0) { *iptr = x; y.l[1] &= LDBL_SIGN_MASK; return y.d; } y.l[0] &= ~mask; y.l[1] &= ~mask2; *iptr = y.d; return x - y.d; } int main(void) { double d, df, di; float f, ff, fi; long double ld, ldf, ldi; printf("Please input a real number: "); scanf("%Lf", &ld); d = f = ld; df = mymodf(d, &di); ff = mymodff(f, &fi); ldf = mymodfl(ld, &ldi); printf("mymodf(): d = %lf, di = %lf, df = %lf\n", d, di, df); printf("mymodff(): f = %f, fi = %f, ff = %f\n", f, fi, ff); printf("mymodfl(): ld = %Lf, ldi = %Lf, ldf = %Lf\n", ld, ldi, ldf); return 0; } |
実行結果は以下になります．
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$ gcc mymodf.c $ a.out Please input a real number: 3.14 mymodf(): d = 3.140000, di = 3.000000, df = 0.140000 mymodff(): f = 3.140000, fi = 3.000000, ff = 0.140000 mymodfl(): ld = 3.140000, ldi = 3.000000, ldf = 0.140000 |
まとめ
C言語でmodf/modff/modfl関数の使い方と自作関数を紹介しました．
modf/modff/modfl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．
modf/modff/modfl関数と似た関数であるfrexp/frexpf/frexpl関数やldexp/ldexpf/ldexpl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．
C言語を独学で習得することは難しいです．
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