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C++STL---＜limits＞

news 来源：原创 2025/5/20 3:10:22

一、核心模板类 `numeric_limits<T>`

用于查询算术类型属性，需特化类型 T（如 int, float）后使用。

#include <limits>
using namespace std;

二、常用静态成员函数（需通过 `::` 调用）

成员函数	作用描述	示例（int类型）
`min()`	类型最小值	`numeric_limits<int>::min()` → -2147483648
`max()`	类型最大值	`numeric_limits<int>::max()` → 2147483647
`epsilon()`	浮点类型精度（1与最小>1值的差）	`numeric_limits<float>::epsilon()` ≈ 1.192e-07
`digits`	类型的有效位数（不含符号位）	`numeric_limits<char>::digits` → 7
`is_signed`	类型是否带符号	`numeric_limits<unsigned>::is_signed` → false
`is_integer`	是否为整数类型	`numeric_limits<double>::is_integer` → false

三、特殊值检测（浮点类型专用）

numeric_limits<float>::has_infinity;   // 是否支持无穷大
numeric_limits<float>::infinity();     // 正无穷值
numeric_limits<float>::quiet_NaN();    // 非信号NaN（Not a Number）

示例

// 检查float类型是否支持无穷大表示
static const bool has_infinity = numeric_limits<float>::has_infinity; 

// 获取正无穷大值
float inf = numeric_limits<float>::infinity();  

// 获取非信号NaN（安静型非数）
float nan = numeric_limits<float>::quiet_NaN();

四、底层特性与平台适配

numeric_limits<int>::is_modulo;  // 溢出是否取模（如无符号类型为true）
numeric_limits<char>::is_iec559; // 是否符合IEEE 754标准（仅浮点）
numeric_limits<double>::round_style; // 舍入方式（如round_to_nearest）

应用代码示例

// 检查int类型溢出是否取模运算
const bool int_modulo = numeric_limits<int>::is_modulo; 

// 典型应用场景
template<typename T>
T safe_increment(T val) {
    if (numeric_limits<T>::is_modulo) {
        return val + 1; // 安全操作
    } else {
        if (val < numeric_limits<T>::max()) 
            return val + 1;
        throw overflow_error("Exceeded maximum value");
    }
}

// 获取当前浮点环境的舍入方式
const float_round_style style = numeric_limits<double>::round_style;

// 根据舍入模式选择算法
if (style == round_to_nearest) {
    // 使用统计友好的算法
} else if (style == round_toward_zero) {
    // 财务计算首选模式
}

五、与C风格宏的对比优势

对比C语言的 <climits> 和 <cfloat>：

类型安全：避免宏的类型错误（如 INT_MAX 误用于 long）
泛型友好：模板代码中可统一接口
扩展性：支持用户自定义类型的特化

六、实际应用场景

防止数值溢出

template<typename T>
T safe_add(T a, T b) {
    if (a > numeric_limits<T>::max() - b) 
        throw overflow_error("Addition overflow");
    return a + b;
}

浮点数判等（考虑精度）

bool almost_equal(double a, double b) {
    return abs(a - b) < numeric_limits<double>::epsilon();
}

动态类型特性检查

template<typename T>
void print_range() {
    if constexpr (numeric_limits<T>::is_signed) {
        cout << "Range: [" << numeric_limits<T>::min() << ", "
             << numeric_limits<T>::max() << "]\n";
    }
}

七、扩展：自定义类型特化（示例）

class MyCustomType { /*...*/ };

namespace std {
template<>
class numeric_limits<MyCustomType> {
public:
    static constexpr bool is_specialized = true;
    static MyCustomType max() { return MyCustomType(100); }
    // 定义其他必要成员...
};
}