本文深入探讨C++标准库中的numeric_limits模板类，介绍其作用、基本用法及成员函数，并通过示例展示如何获取数值类型的最大值、最小值等属性。
初学C++的时候，对这个模板很陌生，不知道它到底是做什么用的，今天拿起《C++标准程序库》，出现了它的讨论，所以决定好好研究一番。
1. numeric_limits是什么？
（A）《C++标准程序库》：
- 一般来说，数值型别的极值是一个与平台相关的特性。C++标准程序库通过template numeric_limits提供这些极值，取代传统C语言，所采用的预处理常数。新的极值概念有两个优点，第一是提供更好的型别安全性，第二是程序员可借此写出一些template以核定这些极值。
（B）MSDN
- The template class describes arithmetic properties of built-in numerical types.
- The header defines explicit specializations for the types wchar_t, bool, char, signed char, unsigned char, short, unsigned short, int, unsigned int, long, unsigned long, float, double, and long double. For these explicit specializations, the member numeric_limits::is_specialized is true, and all relevant members have meaningful values. The program can supply additional explicit specializations. Most member functions of the class describe or test possible implementations of float.
- For an arbitrary specialization, no members have meaningful values. A member object that does not have a meaningful value stores zero (or false) and a member function that does not return a meaningful value returns Type(0).
- 上面的意思是说：
- 这个模板类描述了内建类型的数值属性。
- C++标准库显式地为wchar_t, bool, char, signed char, unsigned char, short, unsigned short, int, unsigned int, long, unsigned long, float, double, and long double这些类型提供了特化。对于这些类型来说，is_specialized为true，并且所有的相关的成员（成员变量或成员函数）是有意义的。这个模板也提供其他的特化。大部分的成员函数可以用float型别来描述或测试。
- 对于一个任意的特化，相关的成员是没有意义的。一个没有意义的对象一般用0（或者false）来表示，一个没有意义的成员函数会返回0.
（C）我的理解
- 说白了，它是一个模板类，它主要是把C++当中的一些内建型别进行了封装，比如说numeric_limits<int>是一个特化后的类，从这个类的成员变量与成员函数中，我们可以了解到int的很多特性：可以表示的最大值，最小值，是否是精确的，是否是有符号等等。如果用其他任意（非内建类型）来特化这个模板类，比如string,string怎么可能有最大值？我们从MSDN上可以了解到，这对string，成员变量与成员函数是没有意义的，要么返回0要么为false。
2. 小例展示numeric_limits的基本用法：
- #include <limits>
- #include <iostream>
- using namespace std;
- int main() {
- cout << boolalpha;
- cout << "max(short): " << numeric_limits<short>::max() << endl;
- cout << "min(short): " << numeric_limits<short>::min() << endl;
- cout << "max(int): " << numeric_limits<int>::max() << endl;
- cout << "min(int): " << numeric_limits<int>::min() << endl;
- cout << "max(long): " << numeric_limits<long>::max() << endl;
- cout << "min(long): " << numeric_limits<long>::min() << endl;
- cout << endl;
- cout << "max(float): " << numeric_limits<float>::max() << endl;
- cout << "min(float): " << numeric_limits<float>::min() << endl;
- cout << "max(double): " << numeric_limits<double>::max() << endl;
- cout << "min(double): " << numeric_limits<double>::min() << endl;
- cout << "max(long double): " << numeric_limits<long double>::max() << endl;
- cout << "min(long double): " << numeric_limits<long double>::min() << endl;
- cout << endl;
- cout << "is_signed(char): "
- << numeric_limits<char>::is_signed << endl;
- cout << "is_specialized(string): "
- << numeric_limits<string>::is_specialized << endl;
- }
我机器上的运行结果：
- max(short): 32767
- min(short): -32768
- max(int): 2147483647
- min(int): -2147483648
- max(long): 2147483647
- min(long): -2147483648
- max(float): 3.40282e+038
- min(float): 1.17549e-038
- max(double): 1.79769e+308
- min(double): 2.22507e-308
- max(long double): 1.79769e+308
- min(long double): 2.22507e-308
- is_signed(char): true
- is_specialized(string): false
- 请按任意键继续. . .
关于为什么float的最小值竟然是正的？我也存在疑问，从结果中，我们看出，min返回的是float型别可以表示的最小的正值，
而不是最小的float数。
从这个例子中，我们差不多了解到numeric_limits的基本用法。
3. 基本成员函数
我以float类型来展示：
- #include <limits>
- #include <iostream>
- using namespace std;
- int main() {
- cout << boolalpha;
- // 可以表示的最大值
- cout << "max(float): " << numeric_limits<float>::max() << endl;
- // 可以表示的大于0的最小值，其他类型的实现或与此不同
- cout << "min(float): " << numeric_limits<float>::min() << endl;
- // 标准库是否为其实现了特化
- cout << "is_specialized(float): " << numeric_limits<float>::is_specialized << endl;
- // 是否是有符号的，即可以表示正负值
- cout << "is_signed(float): " << numeric_limits<float>::is_signed << endl;
- // 不否是整形的
- cout << "is_integer(float): " << numeric_limits<float>::is_integer << endl;
- // 是否是精确表示的
- cout << "is_exact(float): " << numeric_limits<float>::is_exact << endl;
- // 是否存在大小界限
- cout << "is_bounded(float): " << numeric_limits<float>::is_bounded << endl;
- // 两个比较大的数相加而不会溢出，生成一个较小的值
- cout << "is_modulo(float): " << numeric_limits<float>::is_modulo << endl;
- // 是否符合某某标准
- cout << "is_iec559(float): " << numeric_limits<float>::is_iec559 << endl;
- // 不加+-号可以表示的位数
- cout << "digits(float): " << numeric_limits<float>::digits << endl;
- // 十进制数的个数
- cout << "digits10(float): " << numeric_limits<float>::digits10 << endl;
- // 一般基数为2
- cout << "radix(float): " << numeric_limits<float>::radix << endl;
- // 以2为基数的最小指数
- cout << "min_exponent(float): " << numeric_limits<float>::min_exponent << endl;
- // 以2为基数的最大指数
- cout << "max_exponent(float): " << numeric_limits<float>::max_exponent << endl;
- // 以10为基数的最小指数
- cout << "min_exponent10(float): " << numeric_limits<float>::min_exponent10 << endl;
- // 以10为基数的最大指数
- cout << "max_exponent10(float): " << numeric_limits<float>::max_exponent10 << endl;
- // 1值和最接近1值的差距
- cout << "epsilon(float): " << numeric_limits<float>::epsilon() << endl;
- // 舍入方式
- cout << "round_style(float): " << numeric_limits<float>::round_style << endl;
- }
运行结果：
- max(float): 3.40282e+038
- min(float): 1.17549e-038
- is_specialized(float): true
- is_signed(float): true
- is_integer(float): false
- is_exact(float): false
- is_bounded(float): true
- is_modulo(float): false
- is_iec559(float): true
- digits(float): 24
- digits10(float): 6
- radix(float): 2
- min_exponent(float): -125
- max_exponent(float): 128
- min_exponent10(float): -37
- max_exponent10(float): 38
- epsilon(float): 1.19209e-007
- round_style(float): 1
- 请按任意键继续. . .
扫一扫
208
被折叠的 条评论
为什么被折叠?
到【灌水乐园】发言
