为什么 GCC 为 0.0/0.0 产生 -nan 和 clang 和 intel 产生 +nan？答案

【问题标题】：Why does GCC yield -nan and clang and intel yield +nan for 0.0/0.0?为什么 GCC 为 0.0/0.0 产生 -nan 和 clang 和 intel 产生 +nan？
【发布时间】：2015-11-20 03:59:37
【问题描述】：

当我调试代码时，我发现 GCC 和 Clang 都为 0.0/0.0 生成 nan，这是我所期望的，但 GCC 生成的 nan 将符号位设置为 1，而 Clang 将其设置为 0（在与 ICC 达成协议，如果我没记错的话）。

现在显然这两种形式都是允许的，但我一直想知道为什么0.0/0.0 会使 GCC 输出“否定”结果（打印它会给出-nan），而-(0.0/0.0) 会给出“肯定”结果？更令人困惑的是，-0.0/0.0 又是“否定”了。这是一个不断折叠的怪癖吗？

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实际上，正是不断的折叠使它成为一个积极的 nan。如果我在运行时强制计算，我会在 GCC 和 Clang 上得到负 nan

volatile float zero = 0.0;
std::cout << (zero/zero); // -nan

有人可以解释一下吗？ x86 FPU 上的符号位是否设置为 1？

【问题讨论】：

标签： c++ gcc nan ieee-754

【解决方案1】：

IEEE-754 没有指定 NaN 的符号：

当输入或结果为 NaN 时，此标准不解释 NaN 的符号。但是请注意，对位的操作字符串 - 复制、取反、abs、copySign — 指定 NaN 结果的符号位，有时基于 NaN 操作数的符号位。这逻辑谓词 totalOrder 也受 a 的符号位的影响 NaN 操作数。对于所有其他操作，本标准未规定 NaN 结果的符号位，即使只有一个输入 NaN，或者当 NaN 是由无效操作产生时。

现在让我们看看Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual Volume 1: Basic Architecture。

其中，英特尔在这种情况下确实指定了一个特定的 NaN 值，称为QNaN Floating-Point Indefinite（参见表 4-1），它在 #IA（无效算术异常）时返回（参见表 8-10 ）。寻找 0 除以 0。

您会看到，对于该值，符号位已设置。

【讨论】：

啊，我明白了。因此，clang 和 icc 似乎会产生不一致的结果，具体取决于您是直接计算 0/0 还是启用优化。这是故意的吗？
不确定你的意思。编译器可以对符号位做任何事情。 IEEE 标准中未指定符号位。在这里使用 +NaN 或 -NaN 是编译器的好权利。但是，x86 Intel CPU 总是会产生一个带有负号位的 NaN，根据标准，这也是有效的。有些编译器可能知道硬件行为，有些不知道，有些可能不关心。如果你好奇，clang 的源代码是 llvm/lib/Support/APFloat.cpp，divideSpecial 方法。我真的懒得钻研 gcc 源码^^
仅供参考，ARM VFP 将产生积极的信号，它不像硬件制造商之间达成一致。