C言語の絶対値計算まとめ abs・labs・llabs・fabsの使い分け

// 最小限のインクルード例
#include <stdlib.h>  // abs, labs, llabs
#include <math.h>    // fabs
#include <limits.h>  // INT_MIN, LONG_MIN, LLONG_MIN
#include <float.h>   // DBL_MAX など

// ファイル名: abs_int_example.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>  // abs
#include <limits.h>  // INT_MIN

int main(void) {
    int values[] = { -123, 0, 456, INT_MIN };
    size_t n = sizeof(values) / sizeof(values[0]);

    for (size_t i = 0; i < n; ++i) {
        int x = values[i];

        if (x == INT_MIN) {
            // INT_MINはabs(x)が未定義動作になる可能性がある
            // より広い型(long long)に拡張してから符号反転して安全に扱う
            long long widened = (long long)x;         // 拡張
            long long safe_abs = widened < 0 ? -widened : widened;
            printf("abs(INT_MIN) は未定義なのでスキップ。安全な幅での絶対値: %lld\n",
                   safe_abs);
        } else {
            // 通常の範囲なら安全にabsを使える
            int a = abs(x);
            printf("abs(%d) = %d\n", x, a);
        }
    }
    return 0;
}

// ファイル名: labs_long_example.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>  // labs
#include <limits.h>  // LONG_MIN

int main(void) {
    long a = -1234567890L;
    long b = 0L;
    long c = 987654321L;

    printf("labs(%ld) = %ld\n", a, labs(a));
    printf("labs(%ld) = %ld\n", b, labs(b));
    printf("labs(%ld) = %ld\n", c, labs(c));

    // LONG_MINの場合は未定義動作になり得るので注意
    if (LONG_MIN < 0) {
        long m = LONG_MIN;
        // labs(m); // これは未定義動作になる可能性があるので避ける
        printf("LONG_MINの絶対値は同じlongに収まらないため、labs(LONG_MIN)は未定義です\n");
    }
    return 0;
}

// ファイル名: llabs_ll_example.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>  // llabs
#include <limits.h>  // LLONG_MIN

int main(void) {
    long long x = -9223372036854775807LL; // LLONG_MINは避ける
    long long y = 1234567890123LL;

    printf("llabs(%lld) = %lld\n", x, llabs(x));
    printf("llabs(%lld) = %lld\n", y, llabs(y));

    // LLONG_MINは未定義動作になり得る
    printf("LLONG_MINの絶対値はllabsでは未定義動作になります\n");
    return 0;
}

// INT_MINを安全に扱う例
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <limits.h>

int main(void) {
    int x = INT_MIN;

    if (x == INT_MIN) {
        // より広い型(long long)に拡張してから絶対値を求める
        long long ax = (long long)x;
        long long safe = ax < 0 ? -ax : ax;
        printf("INT_MINは未定義動作を避け、long longで扱う: %lld\n", safe);
    } else {
        printf("abs(%d) = %d\n", x, abs(x));
    }
    return 0;
}

// ファイル名: fabs_double_example.c
#include <stdio.h>
#include <math.h>     // fabs, INFINITY, NAN
#include <float.h>    // DBL_MAX (参考)
#include <fenv.h>     // 例外制御(今回は未使用)

int main(void) {
    double vals[] = { -3.14, 0.0, -0.0, INFINITY, -INFINITY, NAN };
    size_t n = sizeof(vals) / sizeof(vals[0]);

    for (size_t i = 0; i < n; ++i) {
        double x = vals[i];
        double ax = fabs(x);
        // %gでNaN/Infも表示しやすい
        printf("fabs(%g) = %g\n", x, ax);
    }
    return 0;
}

// 誤用の例: absにdoubleを渡すと整数に丸められてしまう
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> // abs
#include <math.h>   // fabs

int main(void) {
    double d = -3.7;

    // 誤り: absはint用。-3.7は-3に変換される可能性が高い
    int wrong = abs(d);     // 実質的にabs(-3)と同等になりがち
    double right = fabs(d); // 正しい

    printf("誤用: abs(-3.7) -> %d (小数が失われる)\n", wrong);
    printf("正解: fabs(-3.7) -> %.1f\n", right);
    return 0;
}

# GCC/Clang (Unix系): fabsを使う場合は -lm を付ける
gcc -std=c17 -Wall -Wextra fabs_double_example.c -lm -o fabs_example

# absのみなら -lm は不要
gcc -std=c17 -Wall -Wextra abs_int_example.c -o abs_example

# WindowsのMSVCは通常 -lm 不要
cl /std:c17 /W4 fabs_double_example.c