11.11.2015 Взять и поделить или деление по модулю

Версия 12:26, 12 ноября 2015

Есть некоторая неуверенность в результатах работы функций взятия по модулю, для борьбы с которой составлена эта памятка.

Лично я привык к работе функции mod(a, b) в MATLAB, которая приводит a к диапазону [0 b] или [b 0] (в зависимости от знака b) путем прибавления/вычитания целого числа b к/из a. Что выражается в формуле:

mod(a, b) = a - floor(a ./ b)*b,

где функция floor - округление в сторону минус бесконечности.

Как оказалось, следует отличать понятия остатка от деления^[1] и взятия по модулю. В первом случае мы приводим число к диапазону [0 |b|].

Так какие функции и операторы реализуют остаток от деления, какие взятие по модулю, и как они зависят от типов аргументов? Ниже представлены результаты, полученные на Oryx 161, компилятор из Xilinx SDK 2014.4 ( gcc version 4.8.3 20140320 (prerelease) (Sourcery CodeBench Lite 2014.05-23)).

Классический %

Следует обратить внимание:

• int a % uint b = mod(*(uint*(&a)), b) - результаты для -13%(int 7) и -13%(uint 7) различаются; если брать int % uint, то int интерпретируется как uint, например, -1 превращается в 2^32-1.
• uint a % int b = b<0 ? a : mod(a, b) - взятие uint % отрицательного числа - холостая операция, результат - исходный uint
• int a % int b = sign(a) * mod(|a|, |b|) - знак базы игнорируется, что противоречит интуитивному пониманию и mod в MATLAB
• int a % int b = (MATLAB)rem(a, b) - ведет себя как функция rem() в MATLAB: rem(a, b) = a - fix(a/b)*b, где fix() - функция округления в сторону нуля
• int a % int b ведет себя как функция mod() в MATLAB только при совпадении знаков аргументов, иначе есть смещение на b (за исключением точек, в которых результат ноль)

Выводы:

• Остаток от деления и операция взятия по модулю не совпадают при аргументах с разными знаками
• Оператор % дает остаток от деления

Для наглядности построены графики (доступен fig):

Оператор %, MATLAB mod()  

fmod

remainder