C语言中的nan和inf使用

本文总结nan和inf在C语言当中的含义、产生和断定方法。

C语言当中的nan

表示not a number，等同于 #IND:indeterminate (windows)

产生：

对浮点数进行了未定义的操做；

1. 对负数开方，对负数求对数，0.0/0.0，0.0*inf、inf/inf、inf-inf这些操做都会获得nan。(0/0会产生操做异常；0.0/0.0不会产生操做异常，而是会获得nan)；
2. 在GNU中，使用宏：float NAN对浮点数赋值；

断定：

库函数方法：（推荐）

<见后>

自定义函数：

 int isNumber(double d){return (d==d);}来判断d是否为nan，若d是nan则返回0，不然返回非零值。

注意：

1. nan是无序的（unordered），它不大于、小于或等于任何数（包括它本身），因此，nan==nan 结果是0或false；另外将<，>，<=，和>=做用于nan产生一个exception；
2. 获得nan时就查看是否有非法操做；
3. 若是表达式中含有nan，那么表达式的结果为nan；
4. 对于NaN的实现有两种方式：signaling NaN 和 quiet NaN。signaling NaN就是抛出异常的方式，所以它不须要定义NaN宏。quiet NaN就是即便在计算出现异常的状况下也不抛出异常从而中断程序的执行、而是将结果表示为一个特殊的值， 所以只有在这种状况下NaN宏才被定义；

C语言当中的inf

infinity （linux），等同于 #INF:infinity (windows)

产生：

超出浮点数的表示范围（溢出，即阶码部分超过其能表示的最大值）；

1. 1.0/0.0等于inf，-1.0/0.0等于-inf，0.0+inf=inf；log(0)；
2. 在C99中，使用宏：float INFINITY对浮点数赋值；

断定：

库函数方法：（推荐）

<见后>

自定义函数：

int isFiniteNumber(double d) {return (d<=DBL_MAX&&d>=-DBL_MAX);}

来判断d是否为一个finite数（既不是inf，又不是nan（加入d为nan，则d参加比较就会获得false（0）值））。

注意：

1. +inf大于任何数（除了它本身和nan）；-inf小于任何数（除了它本身和nan）；
2. 获得inf时就查看是否有溢出或者除以0；
3. 头文件<float.h>中，有定义的常量DBL_MAX，这个常量表示“能表示出来的最大的双精度浮点型数值”。<float.h>中还有常量DBL_MIN,DBL_MIN表示能够用规格化表示的最小的正浮点数，但DBL_MIN并非最小的正浮点数，由于能够用能够用非规格化浮点数表示的更小；
4. inf在C语言表达式中就表示数学里无限的概念，如1.0/inf等于0.0，并能够与其余浮点数进行比较的（能够参与<=、>+、==、!=等运算）；

库函数方法断定inf和nan

下面这几个宏（用宏实现的，使用时跟函数的形式基本相同）是判断一个表达式的结果是否为inf、nan或其余：

 

     头文件：include<math.h>

     宏的用法（相似于函数原型）：int fpclassify(x);

                                 int isfinite(x);

                                 int isnormal(x);

                                 int isnan(x);

                                 int isinf(x);

     具体用法：

          一、int fpclassify(x)

　　　　用来查看浮点数x的状况，fpclassify能够用任何浮点数表达式做为参数，fpclassify的返回值有如下几种状况。

                  FP_NAN：x是一个“not a number”。

                  FP_INFINITE: x是正、负无穷。

                  FP_ZERO: x是0。

                  FP_SUBNORMAL: x过小，以致于不能用浮点数的规格化形式表示。

                  FP_NORMAL: x是一个正常的浮点数（不是以上结果中的任何一种）。

          二、int isfinite(x)  

　　　　当（fpclassify(x)!=FP_NAN&&fpclassify(x)!=FP_INFINITE）时，此宏获得一个非零值。

          三、int isnormal(x)  当（fpclassify(x)==FP_NORMAL）时，此宏获得一个非零值。

          四、int isnan(x)   当（fpclassify(x)==FP_NAN）时，此宏返回一个非零值。

          五、int isinf(x)   

　　　　当x是正无穷是返回1，当x是负无穷时返回-1。（有些较早的编译器版本中，不管是正无穷仍是负无穷，都返回非零值，不区分正负无穷）。

参考资料：

1. C语言 inf和nan（http://blog.sina.com.cn/s/blog_8b745a5f01014ifk.html）
2. 20.5.2 Infinity and NaN（http://www.gnu.org/software/libc/manual/html_node/Infinity-and-NaN.html）
3. http://bbs.csdn.net/topics/70279090