一、数值的极值概述

  • 数值类型有着与平台相依的极值
  • C++标准规定了各种类型必须保证的最小精度。这些最小值如下图所示：
  •  


类型


最小长度


char


1byte(8bits)


shortint


2bytes


int


2bytes


longint


4bytes


longlongint


8bytes


float


4bytes


double


8bytes


longdouble


8bytes

 

二、numeric_limits

  • 传统C语言使用预处理器常量来决定数值的极值，其中整数常量定义于<climits>或<limits.h>中，浮点常量定义于<cfloat>或<float.h>中
  • C++标准库定义一个template numeric_limits来提供这些常值
  • 使用numeric_limits有优点：
  • 第一个是提供更好的类型安全性
  • 第二个是程序员可以借此写出一些template以核定这些极值
  • 使用numeric_limits可以很轻松的写出跨平台的程序

三、numeric_limits的实现

  • numeric_limits实现有两种：
  • 一种是通用性的模板，其提供很多接口，是每个类型都共用的
  • 一种是特化版本的，每特定的类型特例化 

 

  • 这里把成员is_specialized设为false，意思为对于类型T而言，不存在所谓的极值

特化版本的numeric_limits

  • 各具体类型的极值，由特化版本提供。定义如下：
namespace std {
// numeric limits for int 
template<> class numeric_ limits<int> {
public:
// yes, a specialization for numeric limits of int does exist static constexpr bool is_ specialized = true;
static constexpr int min() noexcept {
return -2147483648;
}
static constexpr int max() noexcept {
return 2147483647 ;
}
static constexpr int digits = 31;
};


  • 这里把is_specialized设为true，所有其他成员都根据特定类型的具体极值而设定
  • 特化版本涵盖所有数值基础类型，包括：bool、char、signed char、unsigned char、char16_t、char32_t、wchar_t、short、unsigned short、int、unsigned int、long、unsigned long、long long、unsigned long long、float、double、long double
  • 当然你也可以为自己定义的数值类型定义一份特例化 

 

四、numeric_limits提供的操作

  • numeric_limits定义在<limits>头文件中，下图列出了所有成员及其意义，最右侧对应的是C常量

  • C++11前并不提供lowest()和max_digits10，且所有成员函数不提供noexcept

所有成员都是constexpr的

  • 从C++11起，所有成员都被声明为constexpr的
  • 例如你可以在需要编译期表达式的地方使用max()：
  1. static const int ERROR_VALUE = std::numeric_limits<int>::max();
  2. float a[std::numeric_limits<short>::max()];

round_style、has_denorm

  • round_style的值如下图所示：

舍/入风格

意义(译注:以下说明中的y为“被操作数")

round_toward_zero

无条件舍去(译注:就是truncate)

round_to_nearest

化为最接近值(译注:就是四舍五人)

round_toward_infinity

化为不小于y之最小整数 

ceiling)

round_toward_neg_infinity

化为不大于y之最大整数 

round_indeterminate

无法确定


五、numeric_limits使用示例

演示案例1

  • 查看各种数据类型的最大值
  1. cout << "max(short)" << numeric_limits<short>::max() << endl;
  2. cout << "max(int)" << numeric_limits<int>::max() << endl;
  3. cout << "max(long)" << numeric_limits<long>::max() << endl << endl;

  5. cout << "max(float)" << numeric_limits<float>::max() << endl;
  6. cout << "max(double)" << numeric_limits<double>::max() << endl;
  7. cout << "max(long double)" << numeric_limits<long double>::max() << endl << endl;
  • x64编译器下结果如图所示 
max(short)32767
max(int)2147483647
max(long)2147483647
max(float)3.40282e+38 
max(double)1.79769e+308 
max(long double)1.79769e+308


演示案例2

  •  下面查看char类型是否带有正负号，string类型是否带有极值
cout << boolalpha;
cout << "is_signed(char)" <<
numeric_limits<char>::is_signed << endl;
cout << "is_specialized(string)" <<
numeric_limits<string>::is_specialized << endl;



is_signed(char)true 
is_specialized(string)false