c - 如何在不调用未定义行为的情况下检查值是否适合类型？

Question

我想检查是否有 double值可以表示为 int (或者对于任何一对浮点整数类型都是一样的)。这是一种简单的方法:

double x = ...;
int i = x; // potentially undefined behaviour

if ((double) i != x) {
    // not representable
}

但是，它会在标记的行上调用未定义的行为，并触发 UBSan(有些人会提示)。

问题:

• 这种方法通常被认为是可以接受的吗？
• 是否有一种相当简单的方法可以在不调用未定义行为的情况下做到这一点？

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根据要求澄清:

我现在面临的情况是从double转换过来的到 C 中的各种整数类型( int 、 long 、 long long )。但是，我以前遇到过类似的情况，因此我对 float -> integer 和 integer -> float 转换的答案很感兴趣。

转换失败的示例:

• Float -> 整数转换可能会失败，因为值不是整数，例如3.5 .
• 源值可能超出目标类型的范围(大于或小于最大和最小可表示值)。例如1.23e100 .
• 源值可能是 +-Inf 或 NaN，NaN 比较棘手，因为与它的任何比较都会返回 false。
• 当 float 类型没有足够的精度时，Integer -> float 转换可能会失败。例如，典型的 double有 52 个二进制数字，而 64 位整数类型有 63 个数字。例如，在典型的 64 位系统上，(long) (double) ((1L << 53) + 1L) .
• 我明白 1L << 53 (与 (1L << 53) + 1 相对)在技术上完全可以表示为 double ，而且我提出的代码会接受这种转换，即使它可能不应该被允许。
• 有什么我没有想到的吗？

Answer 1

完全按照 FP 类型创建范围限制

“诀窍”是在不失去精度的情况下形成限制。

让我们考虑将 float 转换为 int。

float 到 int 的转换对于 -2,147,483,648.9999... 到 2,147,483,647.9999 是有效的(例如使用 32 位 2 的补码 int) ... 或 几乎 INT_MIN -1 到 INT_MAX + 1。

我们可以利用 integer_MAX 始终是 2 的幂 - 1 而 integer_MIN 是 -(power-of-2)(对于常见的 2 的补码) .

避免 FP_INT_MIN_minus_1 的限制，因为它可能/可能不能完全编码为 FP。

// Form FP limits of "INT_MAX plus 1" and "INT_MIN"
#define FLOAT_INT_MAX_P1 ((INT_MAX/2 + 1)*2.0f)
#define FLOAT_INT_MIN ((float) INT_MIN)

if (f < FLOAT_INT_MAX_P1 && f - FLOAT_INT_MIN > -1.0f) {
  // Within range.
  
  Use modff() to detect a fraction if desired.
}

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更迂腐的代码会使用 !isnan(f) 并考虑非 2 的补码编码。