Java中对NaN的困惑答案

【问题标题】：Confusion on NaN in JavaJava中对NaN的困惑
【发布时间】：2012-06-16 01:10:58
【问题描述】：

int i = 0, j = 0;
double nan1 = (double)0/0;
double nan2 = (double)0/0;
double nan3 = (double)i/j;
System.out.println(Double.doubleToRawLongBits(nan1) == Double.doubleToRawLongBits(nan2));
System.out.println(Double.doubleToRawLongBits(nan1) == Double.doubleToRawLongBits((double)0/0));
System.out.println(Double.doubleToRawLongBits(nan3) == Double.doubleToRawLongBits(nan2));

输出：

true
true
false

请帮助我如何输出前两个的true 和最后一个的false。请告诉我 Double.doubleToRawLongBits() 方法的实际工作是什么。

【问题讨论】：

正在生成两个不同的NaNs。一个是0x7ff8000000000000，另一个是0xfff8000000000000。硬件似乎为0 / 0 提供了0xfff8000000000000。但是编译器的不断传播是使用0x7ff8000000000000 来代替。除非我忽略了什么，否则这对我来说就像一个错误。
如果为方法启用strictfp会怎样？
此外： »在符合 IEEE 754 标准的浮点存储格式中，NaN 由特定于 NaN 的预定义位模式标识。符号位无关紧要。« (Wikipedia)
你能澄清一下你对什么感到困惑吗？这是一个问题，为什么 NaN 可以有不同的位模式，或者为什么在涉及相同值的两种情况下产生的位模式不同？
@DanielPryden 我想你理解我真正的困惑。我的疑问是为什么第三个打印语句给出错误，尽管 nan3 和 nan2 都是使用相同的数字生成的，即通过执行 0/0。请回答我，我不明白已经给出的答案。

标签： java floating-point double nan

【解决方案1】：

请尝试运行以下代码查看值：

public class Test
{
    public static void main(String[] args){
        int i = 0, j = 0;
        double nan1 = (double)0/0;
        double nan2 = (double)0/0;
        double nan3 = (double)i/j;
        System.out.println(Double.doubleToRawLongBits(nan1) + " == "+ Double.doubleToRawLongBits(nan2) + " is " +
            (Double.doubleToRawLongBits(nan1) == Double.doubleToRawLongBits(nan2)));
        System.out.println(Double.doubleToRawLongBits(nan1) + " == "+ Double.doubleToRawLongBits((double)0/0) + " is " +
            (Double.doubleToRawLongBits(nan1) == Double.doubleToRawLongBits((double)0/0)));
        System.out.println(Double.doubleToRawLongBits(nan3) + " == "+ Double.doubleToRawLongBits(nan2) + " is " +
            (Double.doubleToRawLongBits(nan3) == Double.doubleToRawLongBits(nan2)));
    }
}

在我的 Mac 上，它会产生以下输出：

9221120237041090560 == 9221120237041090560 is true
9221120237041090560 == 9221120237041090560 is true
-2251799813685248 == 9221120237041090560 is false

doubleToRawLongBits method 的 Javadoc 中记录了这个陷阱：

如果参数是 NaN，则结果是表示实际 NaN 值的长整数。与 doubleToLongBits 方法不同，doubleToRawLongBits 不会将所有编码 NaN 的位模式折叠为单个“规范”NaN 值。

【讨论】：

这能回答问题吗？
代码与问题中的代码相同，所以相当多余；但是按照文档的链接确实回答了这个问题，尽管有一个间接的。我将相关部分编辑为引用。但我想说，上面的一切都是垃圾，与答案无关。
啊。好吧。我应该删除这个答案。 :)
未删除，因为我认为目前它的答案（乔伊的编辑）比其他答案更好。

【解决方案2】：

原因是当你将双变量 0 除以 0 时返回 NaN，因此该方法没有二进制的单一规范表示，因此它可能返回 NaN 的二进制为 7F F8 00 00 00 00 00 00 或FF F8 00 00 00 00 00 00。

尽管从技术上讲，它们表示相同的东西，即 NaN，但它在二进制表示上是不同的。

【讨论】：

【解决方案3】：

IEEE 754 标准允许NaN 使用不同的位模式。出于计算和比较的目的，它们都应该以相同的方式工作（即NaN 比较不等于自身，没有排序，并且涉及NaN 的每个计算都是NaN 本身）。使用doubleToRawLongBits，您可以获得使用的确切位模式。这在 JLS 中也有详细说明：

在大多数情况下，Java 平台将给定类型的 NaN 值视为虽然折叠成一个单一的规范值（因此本规范也不是- mally 指代任意 NaN，就好像指代规范值一样）。不过，版本 1.3 Java平台引入了让程序员区分的方法在 NaN 值之间：Float.floatToRawIntBits 和 Double.double- ToRawLongBits 方法。有兴趣的读者可以参考规范对于 Float 和 Double 类以了解更多信息。

在您的情况下，符号位不同，在这种情况下，我可以将您定向到Wikipedia，简明扼要地总结了这一点：

在符合 IEEE 754 标准的浮点存储格式中，NaN 由特定于 NaN 的预定义位模式标识。符号位无关紧要。

您的两个值都是NaN，它们只是使用不同的位来表示。 IEEE 754 允许的东西，在这种情况下，可能源于编译器用Double.NaN 替换导致NaN 的常量计算，而实际硬件给出不同的结果，正如Mysticial 在对已经有问题了。

【讨论】：

Joey 是编译器为 NaN 值随机选择不同的位模式。如果不是，那么为什么 nan1 和 nan2 的模式相同，但 nan3 的模式不同。

【解决方案4】：

我认为 Java 遵循 IEEE 754。在这种情况下，NaN 具有不止一种可能的位表示。您的情况下的两种表示形式在“符号”位上有所不同。符号位的值似乎没有被标准定义，通常被忽略。所以这两个值都是正确的。见http://en.wikipedia.org/wiki/NaN

【讨论】：