nextafter, nextafterf, nextafterl, nexttoward, nexttowardf, nexttowardl

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常用数学函数
类型
(C99)(C99)    

(C99)(C99)    

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(C99)(C23)
参数与返回值
(C99)(C99)(C99)(C99)(C99)    
错误处理
(C99)    

 
在标头 <math.h> 定义
float       nextafterf( float from, float to );
(1) (C99 起)
double      nextafter( double from, double to );
(2) (C99 起)
long double nextafterl( long double from, long double to );
(3) (C99 起)
float       nexttowardf( float from, long double to );
(4) (C99 起)
double      nexttoward( double from, long double to );
(5) (C99 起)
long double nexttowardl( long double from, long double to );
(6) (C99 起)
在标头 <tgmath.h> 定义
#define nextafter(from, to)
(7) (C99 起)
#define nexttoward(from, to)
(8) (C99 起)
1-3) 首先,转换两个实参为函数的类型,然后返回 fromto 方向的下个可表示值。若 from 等于 to,则返回 to
4-6) 首先,转换两个实参为函数的类型,然后返回 fromto 方向的下个可表示值。若 from 等于 to,则返回从 long double 转换到函数返回类型的 to,而不带范围或精度的损失。
7) 泛型宏:若任何实参拥有 long double 类型,则调用 nextafterl。否则,若任何实参拥有整数类型或 double 类型,则调用 nextafter。否则调用 nextafterf
8) 泛型宏:若实参 from 拥有 long double 类型,则调用 nexttowardl。否则,若实参 from 拥有整数类型或 double 类型,则调用 nexttoward。否则调用 nexttowardf

参数

from, to - 浮点值

返回值

若不出现错误,则返回 fromto 的方向的下个可表示值。若 from 等于 to,则返回 to,转换到函数的类型。

若出现上溢所致的值域错误,则返回 ±HUGE_VAL±HUGE_VALF±HUGE_VALL(所带符号同 from)。

若出现下溢所致的值域错误,则返回正确结果。

错误处理

报告 math_errhandling 中指定的错误。

若实现支持 IEEE 浮点算术(IEC 60559),则

  • from 有限,但期待的结果无限,则引发 FE_INEXACTFE_OVERFLOW
  • from 不等于 to 且结果为非正规或零,则引发 FE_INEXACTFE_UNDERFLOW
  • 任何情况下,返回值独立于当前舍入模式。
  • fromto 为 NaN,则返回 NaN

注解

POSIX 指定上溢和下溢条件是值域错误(可以设置 errno)。

IEC 60559 推荐凡在 from == to 时均返回 from。但这些函数替而返回 to,这使得围绕零的行为一致:nextafter(-0.0, +0.0) 返回 +0.0nextafter(+0.0, -0.0) 返回 –0.0

nextafter 常通过操纵 IEEE 表示来实现(glibc)(musl)。

示例

#include <fenv.h>
#include <float.h>
#include <math.h>
#include <stdio.h>
 
int main(void)
{
    float from1 = 0, to1 = nextafterf(from1, 1);
    printf("%.2f 之后的下一个可表示 float 是 %.20g (%a)\n", from1, to1, to1);
 
    float from2 = 1, to2 = nextafterf(from2, 2);
    printf("%.2f 之后的下一个可表示 float 是 %.20f (%a)\n", from2, to2, to2);
 
    double from3 = nextafter(0.1, 0), to3 = 0.1;
    printf("数值 0.1 处于两个有效 double 之间:\n"
           "    %.56f (%a)\n而  %.55f  (%a)\n", from3, from3, to3, to3);
 
    // nextafter 和 nexttoward 间的差异:
    long double dir = nextafterl(from1, 1); // 第一个非正规 long double
    float x = nextafterf(from1, dir); // 首先转换 dir 为 float ,给出 0
    printf("使用 nextafter,%.2f (%a) 之后的下一个 float 是 %.20g (%a)\n",
           from1, from1, x, x);
    x = nexttowardf(from1, dir);
    printf("Using nexttoward, next float after %.2f (%a) is %.20g (%a)\n",
           from1, from1, x, x);
 
    // 特殊值
    {
        #pragma STDC FENV_ACCESS ON
        feclearexcept(FE_ALL_EXCEPT);
        double from4 = DBL_MAX, to4 = nextafter(from4, INFINITY);
        printf("%.2g (%a) 之后的下一个可表示 double 是 %.23f (%a)\n",
               from4, from4, to4, to4);
        if(fetestexcept(FE_OVERFLOW)) puts("   raised FE_OVERFLOW");
        if(fetestexcept(FE_INEXACT)) puts("   raised FE_INEXACT");
    } // 结束 FENV_ACCESS 块
 
    float from5 = 0.0, to5 = nextafter(from5, -0.0);
    printf("nextafter(+0.0, -0.0) 得到 %.2g (%a)\n", to5, to5);
}

输出:

0.00 之后的下一个可表示 float 是 1.4012984643248170709e-45 (0x1p-149)
1.00 之后的下一个可表示 float 是 1.00000011920928955078 (0x1.000002p+0)
数值 0.1 处于两个有效 double 之间:
    0.09999999999999999167332731531132594682276248931884765625 (0x1.9999999999999p-4)
而  0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625  (0x1.999999999999ap-4)
使用 nextafter,0.00 (0x0p+0) 之后的下一个 float 是 0 (0x0p+0)
使用 nexttoward,0.00 (0x0p+0) 之后的下一个 float 是 1.4012984643248170709e-45 (0x1p-149)
1.8e+308 (0x1.fffffffffffffp+1023) 之后的下一个可表示 double 是 inf (inf)
   raised FE_OVERFLOW
   raised FE_INEXACT
nextafter(+0.0, -0.0) 得到 -0 (-0x0p+0)

引用

  • C23 标准(ISO/IEC 9899:2024):
  • 7.12.11.3 The nextafter functions (第 TBD 页)
  • 7.12.11.4 The nexttoward functions (第 TBD 页)
  • 7.25 Type-generic math <tgmath.h> (第 TBD 页)
  • F.10.8.3 The nextafter functions (第 TBD 页)
  • F.10.8.4 The nexttoward functions (第 TBD 页)
  • C17 标准(ISO/IEC 9899:2018):
  • 7.12.11.3 The nextafter functions (第 187 页)
  • 7.12.11.4 The nexttoward functions (第 187 页)
  • 7.25 Type-generic math <tgmath.h> (第 272-273 页)
  • F.10.8.3 The nextafter functions (第 386 页)
  • F.10.8.4 The nexttoward functions (第 386 页)
  • C11 标准(ISO/IEC 9899:2011):
  • 7.12.11.3 The nextafter functions (第 256 页)
  • 7.12.11.4 The nexttoward functions (第 257 页)
  • 7.25 Type-generic math <tgmath.h> (第 373-375 页)
  • F.10.8.3 The nextafter functions (第 529 页)
  • F.10.8.4 The nexttoward functions (第 529 页)
  • C99 标准(ISO/IEC 9899:1999):
  • 7.12.11.3 The nextafter functions (第 237 页)
  • 7.12.11.4 The nexttoward functions (第 238 页)
  • 7.22 Type-generic math <tgmath.h> (第 335-337 页)
  • F.9.8.3 The nextafter functions (第 466 页)
  • F.9.8.4 The nexttoward functions (第 466 页)

参阅