为什么是 -0.x^0.x -nan(ind)答案

【问题标题】：Why is -0.x^0.x -nan(ind)为什么是 -0.x^0.x -nan(ind)
【发布时间】：2016-05-26 14:51:48
【问题描述】：

我的程序由于某种原因出现故障，我发现这是因为我的计算归结为 pow(-0.2, 0.2)，它在调用时解析为 -nan(ind)。

如果它是一个非常小或非常大的数字，我会理解，但为什么 C++ 将此计算解析为 -nan(ind)？有没有办法让它输出正确的值（-0.72477966367）？

【问题讨论】：

你只需要解决x ^ (1/5)，还是指数也可以是其他数字？
指数也可以是其他数字，这使事情变得复杂：\
是x ^ (k / odd_number)的形式吗？
这是不允许的，因为在大多数情况下，负值的非整数指数会给出复杂的结果。虽然理论上有一些指数会给出真实的结果（包括 1/5），但允许它们是没有意义的，因为它们不能用浮点数精确表示。
如果你想要一个复杂的结果，你可以使用带有std::complex参数的std::pow的重载。

标签： c++ nan

【解决方案1】：

我猜你想计算一个负数的五次方根，可以写成 x ^ (1/n)。但是 C 和 C++ pow 不支持这一点。请参阅pow 文档：

如果底数是有限的负数，指数是有限的但不是整数值，则会导致定义域错误。

【讨论】：

谢谢，遗憾的是，我只是在发布问题一分钟后才明白这一点，但我认为无论如何我都不应该删除它。有问题的是，这对我的程序非常重要。你知道我可以解决这个问题的方法吗？
@FrédéricHamidi 在 Python 2 上 (-0.2) ** 0.2 引发 ValueError。在 Python 3 上，它返回 (0.5863590650926145+0.4260147974712481j)。
@kenny，在我的 Python 3.4.3 上，-0.2 ** 0.2 产生 -0.7247796636776955。 （编辑：我现在明白了。括号很重要。）
我猜想处理倒奇数指数的特殊情况被认为不够重要，不足以证明复杂的实现和规范是合理的。您需要自己检测和处理这些情况。
@Suma：它的定义也不明确，因为0.2 不完全是五分之一（由于二进制浮点通常存在困难）。所以任何解释它的东西都必须有点神奇。

【解决方案2】：

你可以像这样让它输出正确的值：

template <typename T> int sgn(T val) {
    return (T(0) < val) - (val < T(0));
}

template <class T, class U> auto safe_pow(T val, U p) -> decltype(pow(val, p)) {
    return pow(abs(val), p) * sgn(val);
}

auto x = safe_pow(-0.2, 0.2);

Live Demo

【讨论】：

谢谢，但是当我尝试实现此代码时，我收到错误 C3551 和 4430：如果使用尾随返回类型，则前导返回类型应为单个类型说明符 'auto'（而不是 ' int') 缺少类型说明符 - 假定为 int。注意：C++ 不支持 default-int 我已经尝试了一些东西但没有设法修复它，你有没有机会告诉我如何让它工作？
@Milan 已修复...在safe_pow 之前缺少一个auto。添加了现场演示链接。
你太棒了。太感谢了。不敢相信我没想到要在那里添加自动，哈哈。
请注意，这处理 1/odd 正如 OP 所期望的那样，但即使没有真正的答案，它也会提供答案，例如 safe_pow(-3, 0.5555)