人们如何在 C89 中检查 nan 和 inf

Question

isnan(), isinf() 直到 C99 才出现在规范中，有没有在 C89 中实现这样的功能？

我可以使用if (d * 0 != 0) 来检查 d 是 NaN 还是 Inf，但我们总是使用选项 -Werror=float-equal 编译我们的项目，它想大声喊出：error: no == or != on float point value

那么人们如何在 C89 中检查 nan 和 inf 呢？

Answer 1

C99 起

isinf(x) 和isnan(x) 作用于x 的real-floating 类型，对于int 等其他类型未定义。 isinf(x) 和 isnan(x) 是宏。

isinf(x) 和isnan(x) 为float, double, long double 使用相同的名称，因此其作用类似于重载函数。

isinf

对于 C89，我们可以使用单独的函数来测试 _MAX。请注意，C89 没有定义long double。

“自己动手”isinf() 可以使用以下内容。

#include <float.h>
int isinf_f(float x) { return x < -FLT_MAX || x > FLT_MAX; }
int isinf_d(double x) { return x < -DBL_MAX || x > DBL_MAX; }

请注意，C 并不要求实现支持infinity。如果是这样，上述情况永远不会正确。

伊斯南

C89 isnan() 的“自己动手”比较棘手。可以在下面作为函数或简单的宏来完成。功能依赖于现代的非数字行为，其中 Nan 永远不等于任何东西，甚至不等于它自己。 not 由 C89 指定，但通常底层浮点系统遵循这一点。否则，您需要更特定于平台的方法。

/* Note `x` used twice here - so use with caution */
#define my_is_nan(x) ( (x) != (x) )

int isnan_f(float x) { x != x; }
int isnan_d(double x) { x != x; }

请注意，C 不要求实现支持Not-a-number。如果是这样，上面的内容永远不会正确。

鉴于 C89 的狂野西部时代，我不会假设符合 IEEE 754。 Infinity 和 NAN 正是任何缺乏正式合规性的浮点实现的边缘。祝你好运。

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C 允许使用 FP 更广泛的数学运算，具体取决于 FLT_EVAL_METHOD，因此 1.0f / 7.0f 可能会使用 double。这让事情有点复杂，但使用真正的函数确实会将x 表达式强制转换为所需的类型。

Answer 2

如果您的系统使用IEEE 754 Standard 来表示浮点值（大多数情况下），那么您可以显式检查NaN 和inf 值。单精度（32 位）浮点值具有 1 符号位（位 31）、8 bit 指数（位 30-23）和23 bit 尾数（位 22-0），布局如下（二进制格式）：

SEEEEEEEEMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM

infinity 值用全 1 的指数和全 0 的尾数表示（符号位区分负无穷和正无穷）。

NaN 值由全 1 和非零小数的指数表示（安静的 NaN 具有最高有效尾数位 set em>，而 发信号的 Nan 清楚这一点）。

因此，通过将float“强制转换”为无符号的 32 位整数，我们可以显式检查这些表示（假设 unsigned int 是 32 位类型）：

int IsInfinite(float test) {
    unsigned int mask = *(unsigned int *)(&test);
    return ( (mask & 0x7F800000) == 0x7F800000 && (mask & 0x007FFFFF) == 0 );
}

int NotANumber(float test) {
    unsigned int mask = *(unsigned int *)(&test);
    return ( (mask & 0x7F800000) == 0x7F800000 && (mask & 0x007FFFFF) != 0 );
}

双精度值的表示类似，但使用11 指数位 (62-52) 和 52 尾数位 (51-0)。

Answer 3

我想通过逻辑考虑尝试公开 NaN。

如果float 不是无限的（既不大于FLT_MAX 也不小于-FLT_MAX），因此它应该小于或等于FLT_MAX。如果不是，则为 NaN。

int is_inf(float x) { return x < -FLT_MAX || x > FLT_MAX; }
int is_nan(float x) { return !is_inf(x) && !(x <= FLT_MAX); }

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我的第一个答案已经被否决了。所以我决定添加一个例子。嗯，它按预期工作。

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

static int is_inf(float x) { return x < -FLT_MAX || x > FLT_MAX; }
static int is_nan(float x) { return !is_inf(x) && !(x <= FLT_MAX); }

static void show(float f)
{
  float g = -f;
  printf("% f : %i %i %i %i\n", f, isinf(f), isnan(f), is_inf(f), is_nan(f));
  printf("% f : %i %i %i %i\n", g, isinf(g), isnan(g), is_inf(g), is_nan(g));
}

int main(void)
{
  float inf = FLT_MAX * 2.0f;
  float nan = inf / inf;

  show(inf);
  show(nan);
  show(FLT_MAX);
  show(FLT_MIN);
  show(0.0f);
  show(1234.5678f);

  return 0;
}

Linux下编译启动：

$ gcc infnan.c
$ ./a.out
 inf : 1 0 1 0
-inf : -1 0 1 0
-nan : 0 1 0 1
 nan : 0 1 0 1
 340282346638528859811704183484516925440.000000 : 0 0 0 0
-340282346638528859811704183484516925440.000000 : 0 0 0 0
 0.000000 : 0 0 0 0
-0.000000 : 0 0 0 0
 0.000000 : 0 0 0 0
-0.000000 : 0 0 0 0
 1234.567749 : 0 0 0 0
-1234.567749 : 0 0 0 0

---

数据类型double的补充解决方案，改进了返回值。

static int is_inf(double x) {
  if (x >  DBL_MAX) return  1;
  if (x < -DBL_MAX) return -1;
  return 0;
}
static int is_nan(double x) { return !is_inf(x) && !(x <= DBL_MAX); }

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再想一想，is_nan 可以更容易计算。

int is_nan(double x) { return !(x > DBL_MAX || x <= DBL_MAX); }

甚至没有包含常量。

int is_nan(double x) { return !(x > 0.0 || x <= 0.0); }