div函数是否有用（stdlib.h）？

Question

div函数是否有用（stdlib.h）？

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在C、C++语言中有一个名为div的函数（stdlib.h）。

div_t div(int numer, int denom);

typedef struct _div_t
{
  int quot;
  int rem;
} div_t;

但是C、C++有 / 和 % 运算符。

我的问题是：“当有 / 和 % 运算符时，div 函数是否有用？”

- Amir Saniyan

它已经在这个问题中得到了回答。 - phuclv

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可能是div()库函数的目的是什么？的重复。请注意，对于非特拉法尔马多人来说，线性时间并不重要。那个问题得到了比这个问题更好、更现代化的回答。 - underscore_d

它的答案过于关注一个细节，而这个细节在20年前就已经不再重要了，这是C99时代的事情。 - underscore_d

6个回答

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div() 函数返回一个结构体，其中包含第一个参数（被除数）除以第二个参数（除数）的商和余数。这个函数有四种变体：

div_t div(int, int)
ldiv_t ldiv(long, long)
lldiv_t lldiv(long long, long long)
imaxdiv_t imaxdiv(intmax_t, intmax_t（intmax_t代表系统中可用的最大整数类型）

div_t 结构体的定义如下：

typedef struct
  {
    int quot;           /* Quotient.  */
    int rem;            /* Remainder.  */
  } div_t;

实现仅使用 / 和 % 操作符，因此它不是非常复杂或必要的功能，但它是 C 标准的一部分（由 [ISO 9899:201x][1] 定义）。

请查看 GNU libc 中的实现：

/* Return the `div_t' representation of NUMER over DENOM.  */
div_t
div (numer, denom)
     int numer, denom;
{
  div_t result;

  result.quot = numer / denom;
  result.rem = numer % denom;

  /* The ANSI standard says that |QUOT| <= |NUMER / DENOM|, where
     NUMER / DENOM is to be computed in infinite precision.  In
     other words, we should always truncate the quotient towards
     zero, never -infinity.  Machine division and remainer may
     work either way when one or both of NUMER or DENOM is
     negative.  If only one is negative and QUOT has been
     truncated towards -infinity, REM will have the same sign as
     DENOM and the opposite sign of NUMER; if both are negative
     and QUOT has been truncated towards -infinity, REM will be
     positive (will have the opposite sign of NUMER).  These are
     considered `wrong'.  If both are NUM and DENOM are positive,
     RESULT will always be positive.  This all boils down to: if
     NUMER >= 0, but REM < 0, we got the wrong answer.  In that
     case, to get the right answer, add 1 to QUOT and subtract
     DENOM from REM.  */

  if (numer >= 0 && result.rem < 0)
    {
      ++result.quot;
      result.rem -= denom;
    }

  return result;
}

- psYchotic

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@Jørgen：源代码的实现方式是不确定的 :-) - Vlad

Vlad：请看我的回答以获得澄清。 - Jørgen Fogh

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使用C11（和C99？）规范进行除法和余数运算，符合规范的编译器是否会出现“numer >= 0 && result.rem < 0”的情况？ - chux - Reinstate Monica

很棒的答案。这只是表明，如果标准库有一个看起来“不必要”的函数，很有可能有人写它有很好的理由。 - AAT

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更明确地说，C11将div指定为“在单个操作中计算numer / denom和numer％denom”。自C99以来，不再需要if（numer> = 0 && result.rem <0）块。 - chux - Reinstate Monica

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div()的语义与%和/的语义不同，在某些情况下这很重要。这就是为什么在psYchotic的答案中展示了以下代码的实现方式：

if (numer >= 0 && result.rem < 0)
    {
      ++result.quot;
      result.rem -= denom;
    }

% 可能返回一个负数，而div()总是返回一个非负余数。

请查看维基百科条目，特别是“div始终向0舍入，不像C语言中普通的整数除法，其中对于负数的舍入取决于具体实现。”

- Jørgen Fogh

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这是不正确的。1）当你向零截断时，如果numer < 0，则余数为负数。2）自C11以来，内置的/和％保证向零截断，因此div被定义为与/和％相同。 - Yakov Galka

同意@ybungalobill的观点。"whereas div() always returns a non-negative remainder."是不正确的。尝试printf("%d\n", div(-7,2).rem);，我预计代码将返回-1。 - chux - Reinstate Monica

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div()填补了C99之前的需求：可移植性

在C99之前，使用负数操作数计算a/b的商的舍入方向依赖于实现。使用div()，舍入方向不是可选的，而是被指定为向0舍入。 div()提供了统一的可移植除法。一个次要的用途是当代码需要同时计算商和余数时，可以提高效率。

随着C99及以后版本的到来，div()和/指定相同的舍入方向，并且更好的编译器优化了附近的a/b和a%b代码，因此需求已经减少。

这就是为什么需要使用div()的重要原因，也解释了C规范中缺少udiv_t udiv(unsigned numer, unsigned denom)的原因：在使用unsigned时，即使在C99之前，使用负操作数进行a/b运算所产生的实现相关结果问题是不存在的。请注意保留HTML标签。

- chux - Reinstate Monica

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可能是因为在许多处理器上，div指令会产生两个值，并且您可以始终依靠编译器识别相邻的/和%运算符在相同输入上可以合并为一个操作。

- Richard Pennington

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如果您需要两个值，使用除法运算符和取模运算符可以节省时间。当执行除法运算时，CPU总是同时计算余数和商。如果使用一次“/”和一次“%”，CPU将会对这两个数字进行两次计算。

（请原谅我的英语不好，我不是以英语为母语的人）

- cuihao

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这并不是严格正确的，因为编译器很可能会对其进行优化。此外，div()函数还必须执行额外的检查以确保结果非负。 - Jørgen Fogh

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@Jørgen Fogh，“div（）必须执行额外的检查”这个断言并不严格正确。各种处理器根据div（）指定的方式提供商和余数，而无需诉诸“额外的检查”。这是一个平台相关的问题。可能需要或不需要检查。 - chux - Reinstate Monica

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可以查看英文原文，
原文链接

- Vlad · Accepted Answer

是的，它可以：它在一次操作中计算商和余数。

除此之外，也可以通过使用/和%来实现相同的行为（一个良好的优化器会将它们优化为单个div）。

总之，如果你关心挤出最后一点性能，这可能是你首选的函数，特别是如果你的平台上的优化器不那么先进。这通常适用于嵌入式平台。否则，使用你认为更易读的方式。