如何在c中生成NaN浮点数？

Question

float f = (float)'a';
if(f < 0){ 
}   
else if(f == 0){ 
}   
else if(f > 0){ 
}   
else{
    printf("NaN\n");                                                          
}   

如果 f 是 NaN，则它不会大于/等于/小于 0。

但首先如何产生这样的 f 呢？

我尝试了各种方法来产生 NaN，但没有任何效果。

Answer 1

使用浮点数时，0.0 / 0.0 不是“除以零”错误；而是错误。它的结果是NaN。

此 C 程序打印 -nan：

#include <stdio.h>

int main()
{
    float x = 0.0 / 0.0;
    printf("%f\n", x);
    return 0;
}

就 NaN 对计算机而言，两个“无效”数字被保留用于“signaling”和“quiet”NaN（类似于为正无穷和负无穷保留的两个无效数字）。 维基百科条目提供了有关 NaN 如何表示为 IEE 浮点数的更多详细信息。

Answer 2

要生成 nan，有几种方法：

1) 手动生成它（读取 ieee754 来正确设置位）

2) 使用宏。 GCC 公开了一个宏 NAN。它在 math.h 中定义。

检查 nan 的一般方法是检查 if (f == f) （这对于 nan 值应该失败）

对于 nan，浮点表示中的指数位应该全部设置为 1（浮点数由一个有符号位、一组指数位和一组尾数位组成）

Answer 3

您可以使用 NAN 宏，或仅使用 nan/nanf 函数之一将 nan 值分配给变量。
要检查您是否正在处理 nan 值，可以使用 isnan() 。
下面是一个示例：

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

int main(void) {

    float a = NAN;//using the macro in math.h
    float f = nanf("");//using the function version 
    double d = nan("");//same as above but for doubles!

    printf("a = %f\nf = %f\nd = %f\n",a,f,d);

    if(isnan(a))
        puts("a is a not a number!(NAN)\n");

    return 0;
}

运行上面的代码片段将为您提供以下输出：

a = nan
f = nan
d = nan
a is a not a number!(NAN)

自己运行代码： http://ideone.com/ WWZBl8
阅读更多信息：http://www.cplusplus.com/reference/cmath/NAN/

Answer 4

根据 GNU GCC 手册，math.h 定义了允许您将变量显式设置为无穷大或 NaN 的宏。由于这是 C99 的一部分，我希望您可以将以下宏与其他符合 c99 的编译器一起使用。

— 宏：float INFINITY
表示正无穷的表达式。它等于 1.0 / 0.0 等数学运算产生的值。 -INFINITY 表示负无穷大。

您可以通过将浮点值与该宏进行比较来测试浮点值是否是无限的。但是，不建议这样做；你应该使用 isfinite 宏来代替。请参阅浮点类。

该宏是在 ISO C99 标准中引入的。

— 宏：浮动 NAN
表示“不是数字”的值的表达式。该宏是一个 GNU 扩展，仅在支持“非数字”值的机器上可用，也就是说，在所有支持 IEEE 浮点的机器上可用。

您可以使用'#ifdef NAN'来测试机器是否支持NaN。 （当然，您必须安排 GNU 扩展可见，例如通过定义 _GNU_SOURCE，然后您必须包含 math.h。）

有关更多信息，您可以在此处查看：
http://www.gnu.org/s/hello /manual/libc/Infinity-and-NaN.html

Answer 5

对于托管 C 实现，可以执行 #include 并使用 NAN 宏（如果已定义）。例如，对于 GCC，它是通过内置函数实现的：(__builtin_nanf (""))。

对于独立的 C 实现（ 标头可能不可用）或未定义 NAN 宏时（即使 NaN 可能会发生这种情况）支持），可以通过浮点运算（例如 0.0 / 0.0）生成 NaN。然而，它可能存在几个问题。

首先，这样的操作也会生成异常，在某些 C 实现上可能会出现陷阱。我们可以确保它是在编译时计算的：

static double my_nan = 0.0 / 0.0;

另一个问题是 Microsoft Visual C++（至少某些版本）尝试在编译时计算 0.0 / 0.0 （即使当此表达式位于代码中的任意位置）并抱怨其有效性。因此，这里的解决方案是相反的：确保编译器不会在编译时评估它，方法是：

static double zero = 0.0;

然后使用 zero / zero。由于这些解决方案是冲突的，因此可以使用 特定宏。

也可以选择基于NaN编码的解决方案，但也存在可移植性问题。首先，IEEE 754标准没有完全定义NaN的编码，特别是区分安静和信令NaN的方式（并且硬件在实践中有所不同）；发出 NaN 信号将产生未定义的行为。此外，IEEE 754标准没有定义如何在存储器中表示位串，即可能需要检测字节序。如果这些问题得到解决，则可以使用带有指针转换的联合或无符号字符数组来获取浮点类型。不要使用地址上带有指针的整数来进行类型双关，因为这会破坏 C 别名规则。

Answer 6

还可以通过将浮点变量的所有 32 位设置为 1 来生成 -nan，如下所示：

float nan_val = 0xffffffff;

此外，您还可以显式比较浮点变量是否为 -nan通过检查与自身的比较是否失败。

if (nan_val != nan_val) {
// executes iff nan_val is -nan
}

这种比较方法应该适用于使用 IEEE 浮点数的编译器。

Answer 7

这也适用于常量（0/0 将在 vs 上给出编译器错误）：

const unsigned maxU = ~0;
const float qNan =  *((float*)&maxU);

Answer 8

以下 C 程序将产生 NaN。第二条语句将产生 NaN。

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

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    double dSQRTValue = sqrt( -1.00 ); 
    double dResult = -dSQRTValue;  // This statement will result in a NaN.
    printf( "\n %lf", dResult );

    return 0;
}

以下是程序的输出。

1.#QNAN0

Answer 9

当我们编程包含像 0.0/0.0 这样的值时，就会产生 nan，正如 @Dan Cecile OR sqrt(-1) 所说。