Spec-Zone.ru › C++

std::nextafter, std::nextafterf, std::nextafterl, std::nexttoward, std::nexttowardf, std::nexttowardl

Определено в заголовке <cmath>
(1)
float       nextafter ( float from, float to );
double      nextafter ( double from, double to );
long double nextafter ( long double from, long double to );
(с C++11)
(до C++23)
constexpr /* floating-point-type */
            nextafter ( /* floating-point-type */ from,
                        /* floating-point-type */ to );
(с C++23)
float       nextafterf( float from, float to );
(2) (с C++11)
(constexpr с C++23)
long double nextafterl( long double from, long double to );
(3) (с C++11)
(constexpr с C++23)
(4)
float       nexttoward ( float from, long double to );
double      nexttoward ( double from, long double to );
long double nexttoward ( long double from, long double to );
(с C++11)
(до C++23)
constexpr /* floating-point-type */
            nexttoward ( /* floating-point-type */ from,
                         long double to );
(с C++23)
float       nexttowardf( float from, long double to );
(5) (с C++11)
(constexpr с C++23)
long double nexttowardl( long double from, long double to );
(6) (с C++11)
(constexpr с C++23)
Дополнительные перегрузки
Определено в заголовке <cmath>
template< class Arithmetic1, class Arithmetic2 >
/* common-floating-point-type */
    nextafter( Arithmetic1 from, Arithmetic2 to );
(A) (с C++11)
(constexpr с C++23)
template< class Integer >
double nexttoward( Integer from, long double to );
(B) (с C++11)
(constexpr с C++23)

Возвращает следующее представимое значение from в направлении to.

1-3) Если from равно to, возвращается to. Библиотека предоставляет перегрузки std::nextafter для всех типов с плавающей запятой без cv-квалификаторов в качестве типа параметров from и to. (с C++23)
4-6) Если from равно to, возвращается to, преобразованное из long double в тип возвращаемого значения функции без потери диапазона или точности.

Библиотека предоставляет перегрузки std::nexttoward для всех типов с плавающей запятой без cv-квалификаторов в качестве типа параметра from. Однако вызов std::nexttoward является некорректным, если аргумент, соответствующий from, имеет расширенный тип с плавающей запятой, поскольку следующее представимое значение (или to) не гарантируется как представимое как long double.

(с C++23)
A) Дополнительные std::nextafter перегрузки предоставляются для всех других сочетаний типов арифметических типов.
B) Дополнительные std::nexttoward перегрузки предоставляются для всех целочисленных типов, которые рассматриваются как double.

Параметры

from, to - значения с плавающей запятой или целые числа

Значение возврата

Если не возникло ошибок, возвращается следующее представимое значение from в направлении to. Если from равно to, то возвращается to.

Если возникает ошибка диапазона из-за переполнения, возвращается ±HUGE_VAL, ±HUGE_VALF, или ±HUGE_VALL (с тем же знаком, что и from).

Если возникает ошибка диапазона из-за недотека, возвращается правильный результат.

Обработка ошибок

Ошибки сообщаются, как указано в math_errhandling.

Если реализация поддерживает арифметику с плавающей запятой IEEE (IEC 60559),

  • если from конечно, но ожидаемый результат — бесконечность, возникает FE_INEXACT и FE_OVERFLOW.
  • если from не равно to и результат — субнормальное или нулевое значение, возникает FE_INEXACT и FE_UNDERFLOW.
  • в любом случае возвращаемое значение не зависит от текущего режима округления.
  • если from или to равно NaN, возвращается NaN.

Примечания

POSIX определяет, что условия переполнения и недотека являются ошибками диапазона (errno может быть установлено).

IEC 60559 рекомендует, что возвращается from всякий раз, когда from == to. Эти функции возвращают to вместо этого, что делает поведение вокруг нуля согласованным: std::nextafter(-0.0, +0.0) возвращает +0.0 и std::nextafter(+0.0, -0.0) возвращает -0.0.

std::nextafter обычно реализуется путём манипулирования представлением IEEE (glibc, musl).

Дополнительные std::nextafter перегрузки не обязаны быть предоставлены точно как в (A). Они должны быть достаточными, чтобы обеспечить для их первого аргумента num1 и второго аргумента num2:

  • Если num1 или num2 имеет тип long double, то std::nextafter(num1, num2) имеет тот же эффект, что и std::nextafter(static_cast<long double>(num1), static_cast<long double>(num2)).
  • В противном случае, если num1 и/или num2 имеет тип double или целочисленный тип, то std::nextafter(num1, num2) имеет тот же эффект, что и std::nextafter(static_cast<double>(num1), static_cast<double>(num2)).
  • В противном случае, если num1 или num2 имеет тип float, то std::nextafter(num1, num2) имеет тот же эффект, что и std::nextafter(static_cast<float>(num1), static_cast<float>(num2)).
(до C++23)

Если num1 и num2 имеют арифметические типы, то std::nextafter(num1, num2) имеет тот же эффект, что и std::nextafter(static_cast</* common-floating-point-type */>(num1), static_cast</* common-floating-point-type */>(num2)), где /* common-floating-point-type */ — это тип с плавающей запятой с наибольшим рангом преобразования с плавающей запятой и наибольшим подрангом преобразования с плавающей запятой между типами num1 и num2, аргументы целочисленного типа рассматриваются как имеющие тот же ранг преобразования с плавающей запятой, что и double.

Если такого типа с плавающей запятой с наибольшим рангом и подрангом не существует, тогда разрешение перегрузки не приводит к применимому кандидату из предоставленных перегрузок.

(с C++23)

Дополнительные std::nexttoward перегрузки не обязаны быть предоставлены точно как в (B). Они должны быть достаточными, чтобы обеспечить для их аргумента num целочисленного типа, std::nexttoward(num) имеет тот же эффект, что и std::nexttoward(static_cast<double>(num)).

Пример

#include <cfenv>
#include <cfloat>
#include <cmath>
#include <concepts>
#include <iomanip>
#include <iostream>
 
int main()
{
    float from1 = 0, to1 = std::nextafter(from1, 1.f);
    std::cout << "The next representable float after " << std::setprecision(20) << from1
              << " is " << to1
              << std::hexfloat << " (" << to1 << ")\n" << std::defaultfloat;
 
    float from2 = 1, to2 = std::nextafter(from2, 2.f);
    std::cout << "The next representable float after " << from2 << " is " << to2
              << std::hexfloat << " (" << to2 << ")\n" << std::defaultfloat;
 
    double from3 = std::nextafter(0.1, 0), to3 = 0.1;
    std::cout << "The number 0.1 lies between two valid doubles:\n"
              << std::setprecision(56) << "    " << from3
              << std::hexfloat << " (" << from3 << ')' << std::defaultfloat
              << "\nand " << to3 << std::hexfloat << "  (" << to3 << ")\n"
              << std::defaultfloat << std::setprecision(20);
 
    std::cout << "\nDifference between nextafter and nexttoward:\n";
    long double dir = std::nextafter(from1, 1.0L); // first subnormal long double
    float x = std::nextafter(from1, dir); // first converts dir to float, giving 0
    std::cout << "With nextafter, next float after " << from1 << " is " << x << '\n';
    x = std::nexttoward(from1, dir);
    std::cout << "With nexttoward, next float after " << from1 << " is " << x << '\n';
 
    std::cout << "\nSpecial values:\n";
    {
        // #pragma STDC FENV_ACCESS ON
        std::feclearexcept(FE_ALL_EXCEPT);
        double from4 = DBL_MAX, to4 = std::nextafter(from4, INFINITY);
        std::cout << "The next representable double after " << std::setprecision(6)
                  << from4 << std::hexfloat << " (" << from4 << ')'
                  << std::defaultfloat << " is " << to4
                  << std::hexfloat << " (" << to4 << ")\n" << std::defaultfloat;
 
        if (std::fetestexcept(FE_OVERFLOW))
            std::cout << "   raised FE_OVERFLOW\n";
        if (std::fetestexcept(FE_INEXACT))
            std::cout << "   raised FE_INEXACT\n";
    } // end FENV_ACCESS block
 
    float from5 = 0.0, to5 = std::nextafter(from5, -0.0);
    std::cout << "std::nextafter(+0.0, -0.0) gives " << std::fixed << to5 << '\n';
 
    auto precision_loss_demo = []<std::floating_point Fp>(const auto rem, const Fp start)
    {
        std::cout << rem;
        for (Fp from = start, to, Δ;
            (Δ = (to = std::nextafter(from, +INFINITY)) - from) < Fp(10.0);
            from *= Fp(10.0))
            std::cout << "nextafter(" << std::scientific << std::setprecision(0) << from 
                      << ", INF) gives " << std::fixed << std::setprecision(6) << to
                      << "; Δ = " << Δ << '\n';
    };
 
    precision_loss_demo("\nPrecision loss demo for float:\n", 10.0f);
    precision_loss_demo("\nPrecision loss demo for double:\n", 10.0e9);
    precision_loss_demo("\nPrecision loss demo for long double:\n", 10.0e17L);
}

Вывод:

The next representable float after 0 is 1.4012984643248170709e-45 (0x1p-149)
The next representable float after 1 is 1.0000001192092895508 (0x1.000002p+0)
The number 0.1 lies between two valid doubles:
    0.09999999999999999167332731531132594682276248931884765625 (0x1.9999999999999p-4)
and 0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625  (0x1.999999999999ap-4)
 
Difference between nextafter and nexttoward:
With nextafter, next float after 0 is 0
With nexttoward, next float after 0 is 1.4012984643248170709e-45
 
Special values:
The next representable double after 1.79769e+308 (0x1.fffffffffffffp+1023) is inf (inf)
   raised FE_OVERFLOW
   raised FE_INEXACT
std::nextafter(+0.0, -0.0) gives -0.000000
 
Precision loss demo for float:
nextafter(1e+01, INF) gives 10.000001; Δ = 0.000001
nextafter(1e+02, INF) gives 100.000008; Δ = 0.000008
nextafter(1e+03, INF) gives 1000.000061; Δ = 0.000061
nextafter(1e+04, INF) gives 10000.000977; Δ = 0.000977
nextafter(1e+05, INF) gives 100000.007812; Δ = 0.007812
nextafter(1e+06, INF) gives 1000000.062500; Δ = 0.062500
nextafter(1e+07, INF) gives 10000001.000000; Δ = 1.000000
nextafter(1e+08, INF) gives 100000008.000000; Δ = 8.000000
 
Precision loss demo for double:
nextafter(1e+10, INF) gives 10000000000.000002; Δ = 0.000002
nextafter(1e+11, INF) gives 100000000000.000015; Δ = 0.000015
nextafter(1e+12, INF) gives 1000000000000.000122; Δ = 0.000122
nextafter(1e+13, INF) gives 10000000000000.001953; Δ = 0.001953
nextafter(1e+14, INF) gives 100000000000000.015625; Δ = 0.015625
nextafter(1e+15, INF) gives 1000000000000000.125000; Δ = 0.125000
nextafter(1e+16, INF) gives 10000000000000002.000000; Δ = 2.000000
 
Precision loss demo for long double:
nextafter(1e+18, INF) gives 1000000000000000000.062500; Δ = 0.062500
nextafter(1e+19, INF) gives 10000000000000000001.000000; Δ = 1.000000
nextafter(1e+20, INF) gives 100000000000000000008.000000; Δ = 8.000000

См. также

Документация C для nextafter

© cppreference.com
Licensed under the Creative Commons Attribution-ShareAlike Unported License v3.0.
https://en.cppreference.com/w/cpp/numeric/math/nextafter

Spec-Zone.ru

Настройки Оффлайн Что нового Помощь О нас
Spec-Zone .ru
спецификации, руководства, описания, API