C/C++二次幂宏

Question

我的二次幂计算能力不如应该，所以我想也许我可以用#define定义一些东西。

不幸的是，当涉及到预处理器指令时，我非常缺乏经验，而且我无法弄清楚如何做像for循环这样的事情。 我查看了：

• http://www.cplusplus.com/doc/tutorial/preprocessor
• https://msdn.microsoft.com/en-us/library/teas0593.aspx

但它们都没有for循环的示例。 我想要的只是能够写类似于pwrtwo(5)的东西，而不是使用计算器来计算2⁵等于32。

- Ace shinigami

Answer 1

为什么不做得正确些，使用一个函数呢？这甚至可以让我们使用强大的constexpr在编译时生成结果！

template <class T>
constexpr T pwrtwo(T exponent) {
    return (T(1) << exponent);
}

- Jan Hohenheim

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你甚至可以将其模板化，以便在其他整数类型上也可以干净地使用它。 - mindriot

返回 T 而不是 int? - Humam Helfawi

@mindriot 强制转换是隐式发生的，但我将其添加到答案中，因为显式强制转换始终是首选。 - Jan Hohenheim

刚刚测试了一下。你绝对需要显式转换：http://ideone.com/z5GGvS - 即使在64位系统上，因为默认情况下1被解释为有符号整数。 - mindriot

这会影响速度吗？我相当确定这种方法在编译时之前不会开始工作。 - Ace shinigami

Answer 2

有一个答案（错误地）建议答案应该是#define pwrtwo(x) (1 << ((x) - 1)。然而：

1 = 0000 0001（二进制）

现在，当它被问到2的5次方时，然后

1 << (5-1) ; 其中x = 5

1 应该被移位4次，然后结果将是

0001 0000 ==> 2的4次方

但这是错误的，这就是为什么实际答案应该是：

#define pwrtwo(x) (1 << (x))

- Nishant Bijani A

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当然！我需要类似于C的东西，所以 https://dev59.com/R5Tfa4cB1Zd3GeqPXez_#35909762 的 constexpr C++ 方法对我不起作用，但这个位移方法非常完美。谢谢！ - Spastika

Answer 3

2^x是1 << x，因此：

#define pwrtwo(x) (1 << (x))

- user207421

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是 1<<x，对吗？ - PeterT

好的好的，今天是个漫长的一天。感谢您的修正和编辑。 - user207421

Answer 4

这个宏可以完成这项任务：

#ifndef PWRTWO
#define PWRTWO(EXP) (1 << (EXP))
#endif

然而，如果您不限制或限定EXP的值范围，则最好不要使用它！请尝试在一个整数大小为4个字节的计算机上逐个输入这些值到此宏中，尝试编译和运行，然后告诉我每个值发生了什么：

std::cout << PWRTWO(30) << std::endl; // Okay
std::cout << PWRTWO(31) << std::endl; // - value

// In the following cout statement within the macro, do not confuse the 
// (x >= 32) as what is actually being passed into the macro as an argument. 
// This is just a short hand notation to represent all values >= 32 where the actual
// numerical value would be entered into this macro statement as there is
// no defined variable x here in this context nor any comparison expression being passed to it.

// Compiler Warning C4293 '<<' shift count negative or two big, undefined behavoir
std::cout << PWRTWO(X >= 32) << std::endl; // In most cases on my machine it prints out 0. 
//However, since this is undefined behavior, there is no telling what it could or may do on another machine.

编辑

// Try this for loop to see the actual values being printed out as long as 
// the integer value on your machine is 32bit or 4 bytes in size.
std::cout << "Excepted values for 32bit integers" << std::endl;
std::cout << "----------------------------------\n";
for ( int i = 0; i < 31; i++ ) {
    std::cout << PWRTWO( i ) << std::endl;
}
std::cout << std::endl;

// Then print out the next one
std::cout << "First value to produce a negative result with int being 32bit." << std::endl;
std::cout << "------------------------------------------\n";
std::cout << PWRTWO( 31 ) << std::endl << std::endl;

// Then print out these as well : compiler warnings
std::cout << "Value Range that generates a compiler error." << std::endl;
std::cout << "-------------------------------------------\n";
for ( int i = 32; i <= 100; i++ ) {
    std::cout << PWRTWO( i ) << std::endl;
}

- Francis Cugler

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请注意，最后一个示例(std::cout << PWRTWO(X >= 32) << std::endl;)将在每台机器上打印出1或2（假设X在任何地方都有定义），因为X>=32会评估为0（false）或1（true）。负参数将导致未定义的行为，大于sizeof(int)*CHAR_BIT的参数也是如此。 - Jonathan Leffler

@JonathanLeffler 您误解了我使用表达式 (x >= 32) 的意图。它的意思是代表实际输入到宏中的值，例如32、33、34、35等，而不是表达式本身，而且在我的Windows 7机器上，在每个 >= 32 的情况下都显示为0。对于这种混淆我感到抱歉，我将编辑并添加评论到原始回答中以反映这一点。 - Francis Cugler

为什么要踩这个问题？OP 请求一个 #define 或者宏！而且这是一个二次幂的宏！ - Francis Cugler