为什么std::round的返回值类型不是整数？

Question

我对将float/double变量四舍五入到最近的整数有些困惑。在谷歌搜索时，我发现了cppreference关于四舍五入的页面this。在该页面上，它说：

float       round ( float arg );         // (1)
float       roundf( float arg );         // (2)
double      round ( double arg );        // (3)
long double round ( long double arg );   // (4)
double      round ( IntegralType arg );  // (5)

在这里，我不明白为什么返回值类型是float、double或long double？例如，如果我有一个变量float x和2.5 <= x < 3.5，那么它的四舍五入值是3。这可以用一个int来表示，对吗？那么，为什么std::round的返回值类型不是int（或long int用于long double）呢？

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在该页面上，还写道：

1-5) 计算最接近 arg（以浮点格式表示）的整数值，四舍五入到远离零的一侧，而不考虑当前的舍入模式。

那么，"integer value to arg (in floating-point format)" 究竟是什么意思？

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为了理解这个 std::round，我进行了一个小实验：

int main(int argc, char const *argv[]) {
    float var               = 3.14;
    int   rounded_var_int   = std::round(var);
    float rounded_var_float = std::round(var);

    std::cout << rounded_var_int << ", " << rounded_var_float << std::endl;  // 3, 3
    
    return 0;
}

然而，这让我更加困惑，因为一切都运行得很好。

所以，最后一个问题是：
在上面的代码中，int rounded_var_int = std::round(var) 是可以的，还是需要显式地将其转换为 int，例如 int rounded_var_int = static_cast<int>(std::round(var))，以避免任何潜在的错误？

- Milan

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你可以使用std::roundl（或者也许是std::roundll）来实现。 - Paul Sanders

内置整数类型无法存储10^200。 - NathanOliver

对于你的第二个问题：没问题。该值只是被截断了。 - The Coding Fox

@SolvedGames 如果std::round的结果足够大，在将其截断为int时，是否会出现浮点错误并使您得到比预期少1的结果？ - Paul Sanders

为了避免任何潜在的错误，你需要对浮点函数完全信任，以便百分之百地得到所需的结果，除非你可以接受那些看似“不正常”的值。 - PaulMcKenzie

如果您有一个浮点值，并且想要将其四舍五入，而该值保证适合整数类型，并且您将使用结果作为整数，则是的，round函数返回整数类型会很方便。但这不是一般情况，将结果转换为整数类型是您不想总是付出的额外成本（特别是如果您打算再次转换为浮点类型）。如果您想要这样做，可以简单地将其转换为整数类型以进行截断，或者对您的值+0.5执行相同操作以进行四舍五入，或者转换std::round的结果。 - François Andrieux

Answer 1

为什么std::round的返回值类型不是整数？

因为浮点类型的可表示范围通常超过了基本整数类型的范围，这些整数类型无法表示所有可能的返回值。

除了超出整数类型范围的有限舍入值之外，其他有问题的值还包括无穷大、非数值和负零，这些值返回时不做改变。

舍入值为3。那么只用int就可以表示吗？

可以用int来表示这个值。但是，只能表示其中一个或一些值是不够的。返回类型应该能够表示所有的舍入值。而使用int通常无法达到这个目标。

在上面的代码中，int rounded_var_int = std::round(var) 就足够了吗？还是需要显式地将它强制转换为int，例如 int rounded_var_int = static_cast(std::round(var)) ，以避免任何潜在的错误？

浮点类型隐式转换为整数类型。隐式转换的结果与静态转换的结果相同。

这是一个缩小转换。无论是隐式还是显式转换都不安全，因为如果浮点值超出了可表示范围，程序的行为就是未定义的。但是，如果值是可表示的，那么转换后的值将保持不变，两种转换都是安全的。

- eerorika