MATHERR

名前

書式

#include <math.h>

int matherr(struct exception *exc);

extern _LIB_VERSION_TYPE _LIB_VERSION;

-lm でリンクする。  

説明

System V Interface Definition (SVID) では、各種の数学関数は数学的な 例外を検出した場合に matherr() を呼ばれる関数を起動すべきである、 と規定されている。この関数は数学関数が返る前に呼び出される。 matherr() が返った後に、システムは数学関数に戻り、 それから呼び出し元に返る。

matherr() を使用するためには、 プログラマは (どのヘッダーファイルをインクルードするよりも前に) _SVID_SOURCE 機能検査マクロを定義し、値 _SVID_ をグローバル変数 _LIB_VERSION に代入しなければならない。

デフォルト版の matherr() がシステムによって提供されている。 デフォルト版は何も行わず、0 を返す (このことの重要性については 下記を参照)。プログラマが matherr() を定義することで、 デフォルト版を上書きすることができる。 プログラマが定義した関数は例外が発生した際に起動される。 この関数は引数 1 個で起動され、その引数は以下に示す exception 構造体へのポインターである。

struct exception {
    int    type;      /* Exception type */
    char  *name;      /* Name of function causing exception */
    double arg1;      /* 1st argument to function */
    double arg2;      /* 2nd argument to function */
    double retval;    /* Function return value */ }

type フィールドは以下の値のいずれかである。

DOMAIN

領域エラー (domain error) が発生した (関数の引数が関数が定義された範囲外であった)。 返り値は関数によって異なり、 errno には EDOM が設定される。

SING

極エラー (pole error) が発生した (関数の結果が無限大である)。 返り値はほとんどの場合 HUGE (最大の単精度浮動小数点数) となり、 たいていは符号付きである。 ほとんどの場合、errno には EDOM が設定される。

OVERFLOW

オーバーフローが発生した。 ほとんどの場合、値 HUGE が返され、 errno には ERANGE が設定される。

UNDERFLOW

アンダーフローが発生した。 0.0 が返され、 errno に ERANGE が設定される。

TLOSS

Total loss of significance が発生した。 0.0 が返され、 errno に ERANGE が設定される。

PLOSS

Partial loss of significance が発生した。 この値は glibc (や他の多くのシステム) で使用されていない。

フィールド arg1 と arg2 は関数に渡された引数である (引数を一つしか取らない関数の場合は arg2 は不定となる)。

retval フィールドはその数学関数が呼び出し元に返そうとしている返り値 を示す。プログラマが定義した matherr() でこのフィールドを変更する ことで、その数学関数の返り値を変更することができる。

matherr() 関数が 0 を返した場合、 システムは errno を上記の通り設定し、標準エラー出力に エラーメッセージを表示することがある (下記参照)。

matherr() 関数が 0 以外の値を返した場合、 システムは errno を設定せず、エラーメッセージの表示も行わない。  

matherr() を利用している数学関数

"Msg?" 列と "errno" 列は matherr() が 0 を返した場合のデフォルトの 動作を示す。 "Msg?" 列に "y" が入っている場合、システムは標準エラー 出力にエラーメッセージを表示する。

以下の表では、下記の記法と省略形を使用している。

x 関数の最初の引数
y 関数の二番目の引数
fin 引数の値が無限大
neg 引数が負の値
int 引数が整数値
o/f 結果のオーバーフロー
u/f 結果のアンダーフロー
|x| x の絶対値
X_TLOSS <math.h> で定義される定数

属性

例

以下の実行例では、 log(3) に引数 0.0 が渡しているが、 matherr() は使用しない。

$ ./a.out 0.0 errno: Numerical result out of range x=-inf

以下の実行例では、 matherr() が呼び出され、返り値 0 が返される。

$ ./a.out 0.0 0 matherr SING exception in log() function
        args:   0.000000, 0.000000
        retval: -340282346638528859811704183484516925440.000000 log: SING error errno: Numerical argument out of domain x=-340282346638528859811704183484516925440.000000

メッセージ "log: SING error" は C ライブラリによって出力されている。

次の実行例では、 matherr() が呼び出され、0 以外の返り値が返される。

$ ./a.out 0.0 1 matherr SING exception in log() function
        args:   0.000000, 0.000000
        retval: -340282346638528859811704183484516925440.000000 x=-340282346638528859811704183484516925440.000000

この場合は、C ライブラリはメッセージを出力しておらず、 errno は設定されていない。

次の実行例では、 matherr() が呼び出され、 数学関数の返り値が変更され、0 以外の返り値が返されている。

$ ./a.out 0.0 1 12345.0 matherr SING exception in log() function
        args:   0.000000, 0.000000
        retval: -340282346638528859811704183484516925440.000000 x=12345.000000  

プログラムのソース

static int matherr_ret = 0; /* Value that matherr()
                                   should return */ static int change_retval = 0; /* Should matherr() change
                                   function's return value? */ static double new_retval; /* New function return value */

int matherr(struct exception *exc) {
    fprintf(stderr, "matherr %s exception in %s() function\n",
           (exc->type == DOMAIN) ?    "DOMAIN" :
           (exc->type == OVERFLOW) ?  "OVERFLOW" :
           (exc->type == UNDERFLOW) ? "UNDERFLOW" :
           (exc->type == SING) ?      "SING" :
           (exc->type == TLOSS) ?     "TLOSS" :
           (exc->type == PLOSS) ?     "PLOSS" : "???",
            exc->name);
    fprintf(stderr, "        args:   %f, %f\n",
            exc->arg1, exc->arg2);
    fprintf(stderr, "        retval: %f\n", exc->retval);

    if (change_retval)
        exc->retval = new_retval;

    return matherr_ret; }

int main(int argc, char *argv[]) {
    double x;

    if (argc < 2) {
        fprintf(stderr, "Usage: %s <argval>"
                " [<matherr-ret> [<new-func-retval>]]\n", argv[0]);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    if (argc > 2) {
        _LIB_VERSION = _SVID_;
        matherr_ret = atoi(argv[2]);
    }

    if (argc > 3) {
        change_retval = 1;
        new_retval = atof(argv[3]);
    }

    x = log(atof(argv[1]));
    if (errno != 0)
        perror("errno");

    printf("x=%f\n", x);
    exit(EXIT_SUCCESS); }  

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