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std::abs 和 abs 是一样的吗？

news 2024/10/26 16:56:25

std::abs 和 abs 是一样的吗？

time: 2024.10.26
tags: C, C++

float 型参数

C++ 有 float std::abs(float) 函数 (https://en.cppreference.com/w/cpp/numeric/math/fabs),

但 C 语言没有 float abs(float), 只有 int abs(int) 或 long/long long等整数类型的 (https://en.cppreference.com/w/cpp/numeric/math/abs).

于是乎，在 .cpp 文件中得到不一样的结果:

#include <cmath>
#include <iostream>int main()
{float a = 0.2f;float b = std::abs(a);std::cout << b << std::endl;  // 0.2float c = abs(a);   // note herestd::cout << c << std::endl;  // 0return 0;
}

cpp 代码中的 using namespace std

人们大都知道， .h/.hpp 文件中不要用 using namespace std。那么在 .cpp 中使用，就 ok 了么？

对于前一节的样例代码，我们增加 using namespace std, 运行结果会不一样

#include <cmath>
#include <iostream>using namespace std;    // note hereint main()
{float a = 0.2f;float b = std::abs(a);std::cout << b << std::endl;    // 0.2float c = abs(a);   // note herestd::cout << c << std::endl;    // 0.2return 0;
}

代码和运行结果： https://godbolt.org/z/oWYYq31zr

为什么 abs(float) 函数，之前是 ::abs(float), 现在是 std::abs(float) ? 这是编译器的 Name Lookup 的结果：

https://en.cppreference.com/w/cpp/language/lookup

具体说来，是 Non-member function definition 中的 name lookup, 是从当前 block 开始找，自内向外。

https://en.cppreference.com/w/cpp/language/unqualified_lookup

以变量的查找为例，解释如下；函数的查询也是一样的

int n = 1; // declarationnamespace N
{int m = 2;namespace Y{int x = n; // OK, lookup finds ::nint y = m; // OK, lookup finds ::N::mint z = k; // Error: lookup fails}int k = 3;
}

std::abs(int) 和 abs(int) 一样吗？

前面两小节，我们确定了的两件事情：

std::abs(float) 和 ::abs(int) 是不同的函数，::abs(0.2) 得到0而不是0.2。编译器很「友好」的不报告任何 warning
abs(0.2) 可能被查找为 ::abs(int), 也可能被查找为 std::abs(float), 要看是否 using namespace std 了

而对于 abs(1) 和 std::abs(1), 并不存在前面提到的 name lookup 得到不同结果的情况。abs(int) 和 std:abs(int) 是同一个函数.

在 cmath 文件中存在如下声明：

namespace std {using ::abs;
}

当然了，实际的 cmath 比这复杂，比如 AppleClang 里的：

_LIBCPP_BEGIN_NAMESPACE_STDusing ::abs _LIBCPP_USING_IF_EXISTS;

展开后：

namespace std { inline namespace __1 {using ::abs;
}

为了进一步验证 abs(int) 和 std::abs(int) 是同一个函数，可以获取和比较这两个函数指针：

    auto stdAbsPtr = static_cast<int(*)(int)>(std::abs);auto absPtr = static_cast<int(*)(int)>(abs);

比较它们：

template<typename T>
bool isSameFunction(T func1, T func2) {return func1 == func2;
}

完整代码：

#include <iostream>
#include <cmath>
#include <cstdlib>
#include <type_traits>// 模板函数，用于比较两个函数指针是否相同
template<typename T>
bool isSameFunction(T func1, T func2) {return func1 == func2;
}int main() {// 获取 std::abs 和 abs 的函数指针auto stdAbsPtr = static_cast<int(*)(int)>(std::abs);auto absPtr = static_cast<int(*)(int)>(abs);// 比较两个函数指针是否相同bool areSameFunction = isSameFunction(stdAbsPtr, absPtr);std::cout << "std::abs and abs point to the same function: "<< (areSameFunction ? "Yes" : "No") << std::endl;return 0;
}

输出：

std::abs and abs point to the same function: Yes

扩展

进一步的，不必拘泥于 std::abs 和 abs, 我们可以自己写个函数，并且同时提供使用了 namespace 限定符的版本.

例如如下的 nb::wudi(int) 和 wudi(int) 是同一个函数，而 sb::wudi(int) 和 wudi(int) 就不是同一个函数:

https://godbolt.org/z/asKdb49o8

#include <stdio.h>
#include <type_traits>
#include <iostream>// 模板函数，用于比较两个函数指针是否相同
template<typename T>
bool isSameFunction(T func1, T func2) {return func1 == func2;
}void wudi(int a) {printf("%d is wudi\n", a);
}namespace nb {using ::wudi;
}namespace sb {void wudi(int a){printf("sb, you are not wudi\n");}
}int main()
{// 获取 函数指针auto nbWudiPtr = static_cast<void(*)(int)>(nb::wudi);auto wudiPtr = static_cast<void(*)(int)>(wudi);// 比较两个函数指针是否相同bool areSameFunction = isSameFunction(nbWudiPtr, wudiPtr);std::cout << "nb::wudi and wudi point to the same function: "<< (areSameFunction ? "Yes" : "No") << std::endl;// 获取 函数指针auto sbWudiPtr = static_cast<void(*)(int)>(sb::wudi);// 比较两个函数指针是否相同bool areSameFunction2 = isSameFunction(nbWudiPtr, sbWudiPtr);std::cout << "nb::wudi and wudi point to the same function: "<< (areSameFunction2 ? "Yes" : "No") << std::endl;return 0;
}