在 std::abs 函数上

On the std::abs function

本文关键字：函数 abs std      更新时间：2023-10-16

std::abs()函数是否为 C++11 中的所有算术类型定义良好，并且将返回|x|而没有近似问题？

奇怪的是，在 g++4.7 中，std::abs(char)、std::abs(short int)、std::abs(int)、std::abs(long int) 和 std::abs(long long int) 似乎返回了一个双精度（与 ： http://en.cppreference.com/w/cpp/numeric/math/abs 相反）。如果将数字转换为双精度，对于非常大的数字（如 -9223372036854775806LL = 2^63-3），我们可能会有一些近似误差。

那么我能保证std::abs(x)将始终为所有算术类型返回|x|吗？

编辑：这是一个示例程序来进行一些测试 

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cmath>
#include <typeinfo>
template<typename T>
void abstest(T x)
{
    static const unsigned int width = 16;
    const T val = x;
    if (sizeof(val) == 1) {
        std::cout<<std::setw(width)<<static_cast<int>(val)<<" ";
        std::cout<<std::setw(width)<<static_cast<int>(std::abs(val))<<" ";
    } else {
        std::cout<<std::setw(width)<<val<<" ";
        std::cout<<std::setw(width)<<static_cast<T>(std::abs(val))<<" ";
    }
    std::cout<<std::setw(width)<<sizeof(val)<<" ";
    std::cout<<std::setw(width)<<sizeof(std::abs(val))<<" ";
    std::cout<<std::setw(width)<<typeid(val).name()<<" ";
    std::cout<<std::setw(width)<<typeid(std::abs(val)).name()<<std::endl;
}
int main()
{
    double ref = -100000000000;
    abstest<char>(ref);
    abstest<short int>(ref);
    abstest<int>(ref);
    abstest<long int>(ref);
    abstest<long long int>(ref);
    abstest<signed char>(ref);
    abstest<signed short int>(ref);
    abstest<signed int>(ref);
    abstest<signed long int>(ref);
    abstest<signed long long int>(ref);
    abstest<unsigned char>(ref);
    abstest<unsigned short int>(ref);
    abstest<unsigned int>(ref);
    abstest<unsigned long int>(ref);
    abstest<unsigned long long int>(ref);
    abstest<float>(ref);
    abstest<double>(ref);
    abstest<long double>(ref);
    return 0;
}

正确的重载保证存在于 <cmath>/<cstdlib> 中：

C++11， [c.math]：

除了<cstdlib>中某些数学函数的int版本外，C++还添加了这些函数的long和long long重载版本，具有相同的语义。

添加的签名包括：

long abs(long);            // labs()
long long abs(long long);  // llabs()

[...]

除了<cmath>中数学函数的double版本外，这些函数的重载版本具有相同的语义。 C++添加了这些函数的float和long double重载版本，具有相同的语义。

float abs(float);
long double abs(long double);

所以你应该确保正确包含<cstdlib>（int，long，long long重载）/<cmath>（double，float，long double重载）。

您不能保证 std::abs(x) 将始终为所有算术类型返回|x|。 例如，大多数有符号整数实现的空间比正数多一个负数，因此abs(numeric_limits<int>::min())的结果将不等于|x|。

检查您实际上使用的是来自<cstdlib>的std::abs，而不是来自<cmath> std::abs。

哦，刚刚看到了示例程序，好吧，你去吧，你正在使用std::abs的浮点重载之一.

当您使用整型的 std::abs from <cmath>时，g++（使用 C++11 标准）返回双精度值并不奇怪：从 http://www.cplusplus.com/reference/cmath/abs/：

从 C++11 开始，在此标头 （<cmath>） 中为整型类型提供了额外的重载：这些重载在计算之前有效地将 x 转换为双精度型（定义为 T 是任何整型类型）。

这实际上是在/usr/include/c++/cmath中实现的：

template<typename _Tp>
inline _GLIBCXX_CONSTEXPR
typename __gnu_cxx::__enable_if<__is_integer<_Tp>::__value,
                                double>::__type
abs(_Tp __x)
{ return __builtin_fabs(__x); }
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