如何编写可移植的 constexpr std::copysign()？

Question

特别是，它必须像 std::copysign 那样与 NaN 一起工作。同样，我需要一个 constexpr std::signbit。

constexpr double copysign(double mag, double sgn)
{
    // how?
}

constexpr bool signbit(double arg)
{
    // how?
}

// produce the two types of NaNs
constexpr double nan_pos = copysign(std::numeric_limits<double>::quiet_NaN(), +1);
constexpr double nan_neg = copysign(std::numeric_limits<double>::quiet_NaN(), -1);

// must pass the checks
static_assert(signbit(nan_pos) == false);
static_assert(signbit(nan_neg) == true);

背后的故事是我在编译时需要两种类型的 NaN，以及区分它们的方法。我能想到的最直接的方法是操纵 NaN 的符号位。它确实在运行时工作；现在我只想将一些计算转移到编译时间，这是最后一个障碍。

注意：目前，我依赖 GCC，因为它具有这些函数的内置版本，它们确实是 constexpr，这很好。但我希望我的代码库也能在 Clang 和其他编译器上编译。

Answer 1

P0533：现在接受 <cmath> 和 <cstdlib> 的 constexpr。

从 C++23 开始，您可以只使用 std::copysign 和 std::syncbit。

Answer 2

__builtin... 的使用并不是真正的可移植，但可以在提到的目标编译器中使用。 __builtin_copysign 是contexpr，但__builtin_signbit 显然不在clang，所以signbit 和__builtin_copysign：

#include <limits>

constexpr double copysign(double mag, double sgn)
{
    return __builtin_copysign(mag, sgn);
}

constexpr bool signbit(double arg)
{
    return __builtin_copysign(1, arg) <  0;
}

// produce the two types of NaNs
constexpr double nan_pos = copysign(std::numeric_limits<double>::quiet_NaN(), +1);
constexpr double nan_neg = copysign(std::numeric_limits<double>::quiet_NaN(), -1);

// must pass the checks
static_assert(signbit(nan_pos) == false);
static_assert(signbit(nan_neg) == true);

int main() {}

https://godbolt.org/z/8Wafaj4a4

Answer 3

如果您可以使用std::bit_cast，您可以将浮点类型转换为整数类型。可移植性仅限于 double 的表示形式，但如果您可以采用 IEEE 754 双精度二进制浮点格式，则转换为 uint64_t 并使用符号位应该可以工作。