我无法弄清楚如何在不使用 climits 的情况下计算最大和最小有符号数C++

Question

我目前正在为我的CS课程做作业。我正在尝试打印 int、short 和 long 数据类型的最大和最小有符号数。

我不完全确定该怎么做。我一直在使用 sizeof（） 函数来确定每种数据类型携带多少字节，然后使用 cmath 库中的 pow（）。

这是我用于计算签名短头最大数量的数学/代码：（int）pow（2， sizeof（short）*8）-1;

这将输出最大无符号数，而不是最大有符号数。我可以将其除以 2，但不完全确定如何计算负部分，而不是在前面打印"-"。

我现在拥有的更详细的代码：

 42     int shortmax_calculate;
 43     shortmax_calculate = (pow(2, sizeof(short)*8)-1)/2;
 44
 45     float shortmin_calculate;
 46     shortmin_calculate = (int)pow(2, sizeof(short)*8)/2;
 47
 48     short unsigned shortunsigned_calculate;
 49     shortunsigned_calculate = pow(2, sizeof(short)*8)-1;
 50
 51     int intmax_calculate;
 52     intmax_calculate = (int)pow(2, sizeof(int)*8)-1;
 53
 54
 55     cout << "Maxmimum short (signed): "<< shortmax_calculate << endl;
 56     cout << "Minimum short (signed): " << "-" << shortmin_calculate << endl;
 57     cout << "Maximum short (unsigned): " << shortunsigned_calculate << endl;
 58     cout << "Maximum int (signed): " << intmax_calculate << endl;

任何帮助不胜感激，谢谢。

Answer 1

假设您可以使用 C++11，请使用限制标准标头：

#include <iostream>
#include <limits>
...
{
    std::cout << "Maxmimum short (signed): " <<
        std::numeric_limits<short>::max() << std::endl;
    // repeat replacing with 'unsigned short', 'int', 'unsigned int'
    // in template class function: std::numeric_limits<type>, using
    // max() or min() as required.
}

看看 clang 的实现 - 搜索__libcpp_numeric_limits看看它是如何进行评估的。如果您不能使用 C++11，它可能会为您提供一些模板的想法。

Answer 2

在 2 的补码中，-1 将设置所有位。如果将其转换为无符号并将其右移 1，它将是可能的最大有符号数字，因为符号位将被替换为零。如果采用其按位逆数，它将是可能的最小负数。

short shortmax_calculate = static_cast<short>(static_cast<unsigned short>(-1) >> 1);
short shortmin_calculate = ~shortmax_calculate;

Answer 3

所以我认为你正在寻找的只是在你计算的最大值上添加一个。我在下面修改了你的代码（对不起，它在 C 中）。

  short shortmax_calculate;
  shortmax_calculate = (pow(2, sizeof(short)*8)-1)/2;
  short shortmin_calculate;
  shortmin_calculate = shortmax_calculate + 1;
  short unsigned shortunsigned_calculate;
  shortunsigned_calculate = pow(2, sizeof(short)*8)-1;
  int intmax_calculate;
  intmax_calculate = (int)pow(2, sizeof(int)*8)-1;
  int intmin_calculate = intmax_calculate + 1;
  printf("Maximum short (signed): %in",shortmax_calculate);
  printf("Minimum short (signed): %in",shortmin_calculate);
  printf("Maximum short (unsigned): %in", shortunsigned_calculate);
  printf("Maximum int (signed): %in", intmax_calculate);
  printf("Minimum int (signed): %in", intmin_calculate);

下面是代码的输出：

Maximum short (signed): 32767 
Minimum short (signed): -32768
Maximum short (unsigned): 65535 
Maximum int (signed): 2147483647 
Minimum int (signed): -2147483648

这是因为计算机存储负数的方式。例如：最大短（带符号）是01111111即 127。最小签名存储为 10000000 （−128）。有关详细信息，请参阅此链接。

Answer 4

一些模板代码就可以完成这项工作。

#include <iostream>
#include <cstdint>
template <size_t S> struct Max
{
   static intmax_t get()
   {
      return ((Max<S-1>::get() << 8) + 0xFF);
   }
};
template <> struct Max<1>
{
   static intmax_t get()
   {
      return 0x7F;
   }
};
template <size_t S> struct Min
{
   static intmax_t get()
   {
      return ((Min<S-1>::get() << 8));
   }
};
template <> struct Min<1>
{
   static intmax_t get()
   {
      return -0x80;
   }
};
int main()
{
   std::cout << "Max for int: " << Max<sizeof(int)>::get() << std::endl;
   std::cout << "Min for int: " << Min<sizeof(int)>::get() << std::endl;
   std::cout << "Max for short: " << Max<sizeof(short)>::get() << std::endl;
   std::cout << "Min for short: " << Min<sizeof(short)>::get() << std::endl;
   std::cout << "Max for signed char: " << Max<sizeof(signed char)>::get() << std::endl;
   std::cout << "Min for signed char: " << Min<sizeof(signed char)>::get() << std::endl;
}

这是我在机器上得到的：

整数最大值：2147483647int 的最小值： -2147483648简称最大值：32767最小简称：-32768签名字符的最大数量：127签名字符的最小值：-128