引言

在資料處理輸入輸出時，極有可能遇到資料讀入空值（極大、極小）、運算中分母為0或0.0，對0取對數等操作，這將產生nan或inf的產生。這篇博文旨在分析C/C++產生nan和inf的操作及判斷是否有nan或inf產生。

NAN的產生原因

nan: not a number，表示“無效數字”。

1. 對負數開方，如：−1.0−−−−√−1.0;
2. 對負數求對數，如：log(−1.0)log⁡(−1.0)；
3. 0.00.00.00.0；
4. 0.0*inf；
5. infinfinfinf;
6. inf-inf這些操作都會得到nan。 (0000會產生操作異常；0.00.00.00.0不會產生操作異常，而是會得到nan)；

注意：nan是無序的（unordered），無法對其進行邏輯運算。它不大於、小於或等於任何數（包括它自己），將<，>，<=，和>=作用於nan產生一個exception。得到nan時就檢視是否有非法操作，如果表示式中含有nan，那麼表示式的結果為nan。

INF的產生原因

INF：infinite，表示“無窮大”。 超出浮點數的表示範圍（溢位，即階碼部分超過其能表示的最大值）。

1. 1.00.01.00.0 等於inf；
2. −1.00.0−1.00.0 等於-inf;
3. 0.0+inf=inf；
4. log(0)；

注意：+inf大於任何數（除了它自己和nan），-inf小於任何數（除了它自己和nan），得到inf時就檢視是否有溢位或者除以0。inf在C語言表示式中就表示數學裡無限的概念，如1.0/inf等於0.0，並可以與其他浮點數進行比較的（可以參與<=、>+、==、!=等運算）。

nan和inf的判斷

下面幾個巨集即包含在math.h標頭檔案，可用於判斷一個表示式的結果是否為inf、nan或其他。使用時包括include<math.h>include<math.h>。

int isfinite(x);
int isnormal(x);
int isnan(x);
int isinf(x);

開啟math.h可以看到定義：

#define isnormal(x)                                                      \
    ( sizeof(x) == sizeof(float)  ? __inline_isnormalf((float)(x))       \
    : sizeof(x) == sizeof(double) ? __inline_isnormald((double)(x))      \
                                  : __inline_isnormall((long double)(x)))

#define isfinite(x)                                                      \
    ( sizeof(x) == sizeof(float)  ? __inline_isfinitef((float)(x))       \
    : sizeof(x) == sizeof(double) ? __inline_isfinited((double)(x))      \
                                  : __inline_isfinitel((long double)(x)))

#define isinf(x)                                                         \
    ( sizeof(x) == sizeof(float)  ? __inline_isinff((float)(x))          \
    : sizeof(x) == sizeof(double) ? __inline_isinfd((double)(x))         \
                                  : __inline_isinfl((long double)(x)))

#define isnan(x)                                                         \
    ( sizeof(x) == sizeof(float)  ? __inline_isnanf((float)(x))          \
    : sizeof(x) == sizeof(double) ? __inline_isnand((double)(x))         \
                                  : __inline_isnanl((long double)(x)))
 

使用方法，及結果：

1. int isfinite(x) ，判斷x是否有限，是返回1，其它返回0；
2. int isnormal(x)，判斷x是否為一個數（非inf或nan），是返回1，其它返回0；
3. int isnan(x)，當x時nan返回1，其它返回0；
4. int isinf(x) ,當x是正無窮是返回1，當x是負無窮時返回-1，其它返回0。有些編譯器不區分。

測試

產生nan或inf的操作，使用庫函式（巨集）判斷

#include <iostream>
#include <math.h>
using namespace std;

int main(int argc, char *argv[])
{
    //nan
    cout<<"nan: "<<sqrt(-1)<<endl;
    cout<<"nan: "<<log(-1.0)<<endl;
    cout<<"nan: "<<0.0/0.0<<endl;
    cout<<"nan: "<<0.0*sqrt(-1)<<endl;
    cout<<"nan: "<<sqrt(-1)/sqrt(-1)<<endl;
    cout<<"nan: "<<sqrt(-1)-sqrt(-1)<<endl;

    //inf
    cout<<"inf: "<<1/0.0<<endl;
    cout<<"-inf: "<<-1/0.0<<endl;
    cout<<"inf: "<<0.0+1/0.0<<endl;
    cout<<"-inf: "<<log(0)<<endl;

    cout<<"isfinite: 0"<<isfinite(0.0/0.0)<<endl;
    cout<<"isfinite: 0"<<isfinite(1/0.0)<<endl;
    cout<<"isfinite: 1"<<isfinite(1.1)<<endl;

    cout<<"isnormal: 0"<<isnormal(0.0/0.0)<<endl;
    cout<<"isnormal: 0"<<isnormal(1/0.0)<<endl;
    cout<<"isnormal: 1"<<isnormal(1.1)<<endl;

    cout<<"isnan: 1"<<isnan(0.0/0.0)<<endl;
    cout<<"isnan: 0"<<isnan(1/0.0)<<endl;
    cout<<"isnan: 0"<<isnan(1.1)<<endl;

    cout<<"isinf: 0"<<isinf(0.0/0.0)<<endl;
    cout<<"isinf: 1"<<isinf(1/0.0)<<endl;
    cout<<"isinf: 0"<<isinf(1.1)<<endl;


    return 0;
}

參考

--------------------- 作者：呂小豬不壞 來源：CSDN 原文：https://blog.csdn.net/wokaowokaowokao12345/article/details/72846436?utm_source=copy 版權宣告：本文為博主原創文章，轉載請附上博文連結！