C言語の剰余は%だけじゃない。浮動小数点はfmod()で解決

// このコードはコンパイルエラーになります（%は整数専用）
#include <stdio.h>

int main(void) {
    double a = 5.5, b = 2.0;
    // printf("%f\n", a % b); // エラー: invalid operands to binary %
    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <math.h> // fmodはmath.hに宣言されています

int main(void) {
    double x = 5.5, y = 2.0;
    double r = fmod(x, y); // 期待値は1.5
    printf("fmod(%.1f, %.1f) = %.1f\n", x, y, r);
    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <math.h>

int main(void) {
    float xf = 5.5f, yf = 2.0f;
    float rf = fmodf(xf, yf); // float版

    long double xl = 5.5L, yl = 2.0L;
    long double rl = fmodl(xl, yl); // long double版

    printf("fmodf(%.1f, %.1f) = %.1f\n", xf, yf, rf);
    printf("fmodl(%.1Lf, %.1Lf) = %.1Lf\n", xl, yl, rl);
    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <math.h>

int main(void) {
    printf("%.1f\n", fmod(5.5, 2.0));
    return 0;
}

# GCC
gcc -std=c17 -O2 demo.c -lm -o demo

# Clang
clang -std=c17 -O2 demo.c -lm -o demo

#include <stdio.h>
#include <math.h>

int main(void) {
    printf("fmod(-5.5,  2.0) = %f\n", fmod(-5.5,  2.0)); // -1.5
    printf("fmod( 5.5, -2.0) = %f\n", fmod( 5.5, -2.0)); //  1.5
    printf("fmod(-5.5, -2.0) = %f\n", fmod(-5.5, -2.0)); // -1.5

    // -0.0の可能性にも注意
    double r = fmod(-4.0, 2.0); // 余りが0だが符号はxと同じ => -0.0になり得る
    printf("fmod(-4.0, 2.0) = %f\n", r);
    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <math.h>

int main(void) {
    double x = 1.23;
    double y = 0.0;
    double r = fmod(x, y); // 結果はNaN
    printf("r = %f, isnan(r) = %d\n", r, isnan(r)); // isnanはNaN判定
    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <math.h>

int main(void) {
    // 10回の0.1がちょうど1.0になれば剰余は0のはずだが、0.1は2進では正確に表せない
    double r1 = fmod(1.0, 0.1);
    // 0.3は0.1の3倍と期待して0を想像しがちだが、実際には厳密に等しくならない
    double r2 = fmod(0.3, 0.1);

    printf("fmod(1.0, 0.1) = %.17g\n", r1);
    printf("fmod(0.3, 0.1) = %.17g\n", r2);

    // 近似比較の例: しきい値(イプシロン)以下なら0とみなす
    const double eps = 1e-12;
    printf("|r1| < eps ? %s\n", fabs(r1) < eps ? "true" : "false");
    printf("|r2| < eps ? %s\n", fabs(r2) < eps ? "true" : "false");
    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <math.h>

static double normalize_deg(double deg) {
    double r = fmod(deg, 360.0); // 余り。ここでは[-360, 360)の範囲
    if (r < 0.0) r += 360.0;     // 負なら一周分を足して[0, 360)へ
    if (r == 0.0) r = 0.0;       // -0.0対策(任意)
    return r;
}

int main(void) {
    double cases[] = { 10.0, 370.0, -30.0, -720.0, 720.0 };
    for (size_t i = 0; i < sizeof(cases)/sizeof(cases[0]); ++i) {
        printf("normalize_deg(%7.1f) = %6.1f\n", cases[i], normalize_deg(cases[i]));
    }
    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <math.h>

// 値xを[0, 1)にラップする
static double wrap01(double x) {
    double r = fmod(x, 1.0);
    if (r < 0.0) r += 1.0; // 負のときは+1.0
    if (r == 0.0) r = 0.0; // -0.0対策(任意)
    return r;
}

int main(void) {
    double xs[] = { -2.3, -0.1, 0.0, 0.25, 0.99, 1.0, 2.75 };
    for (size_t i = 0; i < sizeof(xs)/sizeof(xs[0]); ++i) {
        printf("wrap01(%5.2f) = %.8f\n", xs[i], wrap01(xs[i]));
    }
    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <math.h>

// 周期period内のオフセット[0, period)を返す
static double phase_offset(double t, double period) {
    double r = fmod(t, period);
    if (r < 0.0) r += period; // 負の時間も正規化
    if (r == 0.0) r = 0.0;    // -0.0対策(任意)
    return r;
}

int main(void) {
    const double period = 2.5; // 2.5秒周期
    double times[] = { -0.7, 0.0, 0.7, 2.5, 5.1, 6.3, 10.0 };

    printf("period = %.2f\n", period);
    for (size_t i = 0; i < sizeof(times)/sizeof(times[0]); ++i) {
        double t = times[i];
        printf("t = %5.2f -> offset = %.3f\n", t, phase_offset(t, period));
    }
    return 0;
}