std::add_sat

 

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gcd (C++17)	lcm (C++17)
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midpoint (C++20)	lerp (C++20)
饱和算术
add_sat (C++26) sub_sat (C++26) saturate_cast (C++26)	mul_sat (C++26) div_sat (C++26)
通用数值运算
iota (C++11) ranges::iota (C++23) accumulate inner_product adjacent_difference    partial_sum	reduce (C++17) transform_reduce (C++17) inclusive_scan (C++17) exclusive_scan (C++17) transform_inclusive_scan (C++17) transform_exclusive_scan (C++17)

 

定义于头文件 <numeric>
template< class T > constexpr T add_sat( T x, T y ) noexcept;		(C++26 起)

计算饱和加法 x + y。此操作（与内置的整数算术运算不同）的行为如同它是具有无限范围的数学运算。设 q 表示此类运算的结果。返回

• q，如果q可以表示为类型T的值。否则，
• 类型T的最大值或最小值，以更接近q的为准。

此重载仅在 T 是整数类型时才参与重载决议，即：signed char、short、int、long、long long、扩展的有符号整数类型，或这些类型的无符号版本。特别是，T 不得是（可能带有 cv 限定符的）bool、char、wchar_t、char8_t、char16_t 和 char32_t，因为这些类型不适用于算术运算。

参数

x, y

-

整数值

返回值

饱和的 x + y。

注意

与整数上的内置算术运算符不同，整型提升不适用于 x 和 y 参数。

如果传入两个不同类型的参数，则调用将无法编译，即相对于模板参数推导的行为与 std::min 或 std::max 相同。

大多数现代硬件架构都高效支持 SIMD 向量上的饱和算术，包括 x86 上的 SSE2 和 ARM 上的 NEON。

特性测试宏	值	标准	特性
__cpp_lib_saturation_arithmetic	202311L	(C++26)	饱和算术

可能的实现

参见 libstdc++ (gcc)。

示例

可在 Compiler Explorer 上预览。

运行此代码

#include <climits>
#include <limits>
#include <numeric>
 
static_assert(CHAR_BIT == 8);
static_assert(UCHAR_MAX == 255);
 
int main()
{
    constexpr int a = std::add_sat(3, 4); // no saturation occurs, T = int
    static_assert(a == 7);
 
    constexpr unsigned char b = std::add_sat<unsigned char>(UCHAR_MAX, 4); // saturated
    static_assert(b == UCHAR_MAX);
 
    constexpr unsigned char c = std::add_sat(UCHAR_MAX, 4); // not saturated, T = int
        // add_sat(int, int) returns int tmp == 259,
        // then assignment truncates 259 % 256 == 3
    static_assert(c == 3);
 
//  unsigned char d = std::add_sat(252, c); // Error: inconsistent deductions for T
 
    constexpr unsigned char e = std::add_sat<unsigned char>(251, a); // saturated
    static_assert(e == UCHAR_MAX);
        // 251 is of type T = unsigned char, `a` is converted to unsigned char value;
        // might yield an int -> unsigned char conversion warning for `a`
 
    constexpr signed char f = std::add_sat<signed char>(-123, -3); // not saturated
    static_assert(f == -126);
 
    constexpr signed char g = std::add_sat<signed char>(-123, -13); // saturated
    static_assert(g == std::numeric_limits<signed char>::min()); // g == -128
}

另请参阅

sub_sat (C++26)	对两个整数进行饱和减法运算 (函数模板)
mul_sat (C++26)	对两个整数进行饱和乘法运算 (函数模板)
div_sat (C++26)	对两个整数进行饱和除法运算 (函数模板)
saturate_cast (C++26)	返回一个整数值，该值被钳制在另一个整数类型的范围内 (函数模板)
clamp (C++17)	将值限制在边界值对之间 (函数模板)
in_range (C++20)	检查整数值是否在给定整数类型的范围内 (函数模板)
min [静态]	返回给定非浮点类型的最小有限值，或给定浮点类型的最小正规化值 (std::numeric_limits<T> 的公共静态成员函数)
max [静态]	返回给定类型的最大有限值 (std::numeric_limits<T> 的公共静态成员函数)

外部链接

1.	无分支的饱和算术实现 — Locklessinc.com, 2012
2.	C++ Weekly - Ep 459 - C++26 的饱和算术操作 — Youtube.com, 2024-12-16