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【C言語】整数に丸めるnearbyint/rint/lrint/llrint/lround/llround/trunc関数の違いと使い方

悩んでいる人

C言語で整数に丸める関数の違いと使い方を教えて!

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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」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.

C言語で整数に丸めるnearbyint/rint/lrint/llrint/lround/llround/trunc関数

C言語で整数に丸めるnearbyint/rint/lrint/llrint/lround/llround/trunc関数を紹介します.

これらの全ての関数は整数に丸めるのですが,微妙に仕様が異なりますので,それぞれ解説していきます.

整数に丸める代表的な関数のround関数を知りたいあなたはこちらからどうぞ.

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nearbyint/rint関数

nearbyint/rint関数と派生関数を紹介します.

nearbyint/nearbyintf/nearbyintl/rint/rintf/rintl関数は,最も近い整数に丸めます.

nearbyint/nearbyintf/nearbyintl関数は,現在の丸め方向 (fesetround関数を参照) を使用して,inexact例外(FE_INEXACT)を発生させずに,引数を浮動小数点形式の整数に丸めます.

現在の丸め方向がnearestの場合,これらの関数はIEEE754に従って,2つの整数の中間の場合は最も近い偶数の整数に丸めます.

※round関数は,2つの整数の中間の場合は0から遠い方に丸めます.

rint/rintf/rintl関数も同じような動作をするが,結果が引数と異なる場合にinexact例外(FE_INEXACT)を発生します(この例外はfetestexcept関数経由で確認可能).

nearbyint/nearbyintf/nearbyintl/rint/rintf/rintl関数の返り値は,丸めた整数です.

引数xが整数,+0,-0,NaN,無限のいずれかの場合,x自身が返されます.

nearbyint/nearbyintf/nearbyintl/rint/rintf/rintl関数で整数に丸めるコード

nearbyint/nearbyintf/nearbyintl/rint/rintf/rintl関数で整数に丸めるコードは以下になります.

実行結果は以下になります.

3.5と4.5の場合は4,5.5と6.5の場合は6に丸めることがわかります.

inexact例外の発生を確認するコード

inexact例外の発生を確認するコードは以下になります.

nearbyint/nearbyintf/nearbyintl関数はinexact例外が発生していないことがわかります.

rint/rintf/rintl関数は,引数が3の場合はinexact例外が発生せず,3.14の場合はinexact例外が発生していることがわかります.

実行結果は以下になります.

inexact例外が発生したことがわかります.

lrint/llrint関数

lrint/llrint関数と派生関数を紹介します.

lrint/lrintf/lrintl/llrint/llrintf/llrintl関数は,最も近い整数に丸めます.

現在の丸め方向がnearestの場合,これらの関数はIEEE754に従って,2つの整数の中間の場合は最も近い偶数の整数に丸めます.

※round関数は,2つの整数の中間の場合は0から遠い方に丸めます.

nearbyint/rint関数とは異なり,lrint/lrintf/lrintl/llrint/llrintf/llrintl関数の返り値の型はlong/long long型になることに注意して下さい.

xがNaNか無限大,もしくは丸めた値が大き過ぎる場合,不正(invalid)浮動小数点例外(FE_INVALID)が発生します.

lrint/lrintf/lrintl/llrint/llrintf/llrintl関数で整数に丸めるコード

lrint/lrintf/lrintl/llrint/llrintf/llrintl関数で整数に丸めるコードは以下になります.

実行結果は以下になります.

lrint/lrintf/lrintl/llrint/llrintf/llrintl関数でinvalid例外を発生するコード

lrint/lrintf/lrintl/llrint/llrintf/llrintl関数でinvalid例外を発生するコードは以下になります.

実行結果は以下になります.

invalid例外が発生していることがわかります.

lround/llround関数

lround/llround関数と派生関数を紹介します.

lround/lroundf/lroundl/llround/llroundf/llroundl関数は,最も近い整数に丸めます.

現在の丸め方向に関係なく最も近い整数に丸められ,2つの整数の中間の場合は0から遠い方の整数に丸めます.

※round関数と同様です.

lround/lroundf/lroundl/llround/llroundf/llroundl関数の返り値の型はlong/long long型になることに注意して下さい.

xがNaNか無限大,もしくは丸めた値が大き過ぎる場合,不正(invalid)浮動小数点例外(FE_INVALID)が発生します.

lround/lroundf/lroundl/llround/llroundf/llroundl関数で整数に丸めるコード

lround/lroundf/lroundl/llround/llroundf/llroundl関数で整数に丸めるコードは以下になります.

実行結果は以下になります.

現在の丸め方向に関係なく最も近い整数に丸められ,2つの整数の中間の場合は0から遠い方の整数に丸めていることがわかります.

lround/lroundf/lroundl/llround/llroundf/llroundl関数でinexact例外を発生するコード

lround/lroundf/lroundl/llround/llroundf/llroundl関数でinexact例外を発生するコードは以下になります.

実行結果は以下になります.

invalid例外が発生したことがわかります.

trunc関数

trunc関数と派生関数を紹介します.

trunc/truncf/truncl関数は,0に近い方の整数(絶対値がxよりも大きくない直近の整数)に丸めます.

trunc/truncf/truncl関数の返り値は,丸められた整数です.

xが整数,無限大,NaNの場合,x自身が返されます.

また,trunc/truncf/truncl関数は例外を発生しません.

trunc/truncf/truncl関数の使い方は以下になります.

実行結果は以下になります.

0に近い方の整数に丸めていることがわかります.

まとめ

C言語で整数に丸めるnearbyint/rint/lrint/llrint/lround/llround/trunc関数を紹介しました.

また,これらの関数の違いと使い方を解説しました.

まとめると下表になります.

項目nearbyint/rint関数lrint/llrint関数lround/llround関数trunc関数
引数浮動小数点型※浮動小数点型※浮動小数点型※浮動小数点型※
返り値浮動小数点型※整数型整数型浮動小数点型※
整数を丸める方向最も近い整数※
(fesetround関数で変更可能)
最も近い整数※最も近い整数※
0に近い方の整数
2つの整数の中間の場合最も近い偶数の整数最も近い偶数の整数0から遠い方の整数※0に近い方の整数
例外nearbyint関数は発生しない
rint関数はinexact例外が発生
invalid例外が発生invalid例外が発生発生しない

※round関数と同様

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