std::frexp, std::frexpf, std::frexpl

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在标头 <cmath> 定义
(1)
float       frexp ( float num, int* exp );

double      frexp ( double num, int* exp );

long double frexp ( long double num, int* exp );
(C++23 前)
constexpr /* 浮点类型 */ frexp( /* 浮点类型 */ num, int* exp );
(C++23 起)
float       frexpf( float num, int* exp );
(2) (C++11 起)
(C++23 起 constexpr)
long double frexpl( long double num, int* exp );
(3) (C++11 起)
(C++23 起 constexpr)
额外重载 (C++11 起)
在标头 <cmath> 定义
template< class Integer >
double      frexp ( Integer num, int* exp );
(A) (C++23 起 constexpr)
1-3) 分解给定的浮点值 x 为正规化小数和二的整数幂。标准库提供所有以无 cv 限定的浮点类型作为参数 num 的类型的 std::frexp 重载。 (C++23 起)
A) 为所有整数类型提供额外重载,将它们当做 double
(C++11 起)

参数

num - 浮点或整数值
exp - 指向要存储指数到的整数的指针

返回值

如果 num 为零,那么返回零并将零存储到 *exp

否则(如果 num 非零)如果没有发生错误,那么返回范围 (-1, -0.5], [0.5, 1) 中满足 x×2(*exp)
=num
的值 x 和存储到 *exp 的整数值。

如果存储到 *exp 的值在 int 的范围外,那么行为未指定。

错误处理

此函数不受制于任何指定于 math_errhandling 的错误。

如果实现支持 IEEE 浮点算术(IEC 60559),那么

  • 如果 num 是 ±0,那么返回不修改的参数,并将 0 存储到 *exp
  • 如果 num 是 ±∞,那么返回它,并存储未指定值到 *exp
  • 如果 num 是 NaN,那么返回 NaN,并存储未指定值到 *exp
  • 不引发浮点异常。
  • 如果 FLT_RADIX 是 2(或 2 的幂),那么返回值准确,忽略当前舍入模式

注解

在二进制系统(其中 FLT_RADIX2)上,std::frexp 可实现为

{
    *exp = (value == 0) ? 0 : (int)(1 + std::logb(value));
    return std::scalbn(value, -(*exp));
}

函数 std::frexp 与其对偶 std::ldexp 能一起用于操纵浮点数的表示,而无需直接进行位操作。

额外重载不需要以 (A) 的形式提供。它们只需要能够对它们的整数类型实参 num 确保 std::frexp(num, exp)std::frexp(static_cast<double>(num), exp) 的效果相同。

示例

比较不同的浮点分解函数:

#include <cmath>
#include <iostream>
#include <limits>
 
int main()
{
    double f = 123.45;
    std::cout << "给定数字 " << f << "(十六进制表示为 " << std::hexfloat
              << f << std::defaultfloat << "),\n";
 
    double f3;
    double f2 = std::modf(f, &f3);
    std::cout << "modf() 会把它拆分成 " << f3 << " + " << f2 << '\n';
 
    int i;
    f2 = std::frexp(f, &i);
    std::cout << "frexp() 会把它拆分成 " << f2 << " * 2^" << i << '\n';
 
    i = std::ilogb(f);
    std::cout << "logb()/ilogb() 会把它拆分成 " << f / std::scalbn(1.0, i)
              << " * " << std::numeric_limits<double>::radix
              << "^" << std::ilogb(f) << '\n';
}

可能的输出:

给定数字 123.45(十六进制表示为 0x1.edccccccccccdp+6),
modf() 会把它拆分成 123 + 0.45
frexp() 会把它拆分成 0.964453 * 2^7
logb()/ilogb() 会把它拆分成 1.92891 * 2^6

参阅

(C++11)(C++11)
将数乘以 2 的幂次
(函数)
(C++11)(C++11)(C++11)
提取数的指数
(函数)
(C++11)(C++11)(C++11)
提取数的指数
(函数)
(C++11)(C++11)
分解数为整数和小数部分
(函数)