QNAN 传入 C 标准库函数（例如 llrintf）：不清楚是否引发 FP 异常答案

【问题标题】：QNAN passed into C standard library functions (ex. llrintf): not clear whether FP exceptions are raised or notQNAN 传入 C 标准库函数（例如 llrintf）：不清楚是否引发 FP 异常
【发布时间】：2021-06-23 06:18:49
【问题描述】：

来自math.h 的宏NAN 是安静的NAN：

ISO/IEC 9899:2011 (E)（强调）：

宏

南

当且仅当实现支持浮点类型的安静 NaN 时才定义。它扩展为表示 quiet NaN 的 float 类型的常量表达式。

安静的 NaN 通常不会导致引发 FP 异常。例子：

ISO/IEC 9899:2011 (E)（强调）：

5.2.4.2.2 浮动类型的特点

3 安静的 NaN 传播通过几乎所有算术运算而不会引发浮点异常；当作为算术操作数出现时，信号 NaN 通常会引发浮点异常。

IEEE 754-2008（已添加重点）：

5.11 比较谓词的详细信息显式考虑quiet NaN 操作数的可能性的程序可以使用表 5.3 中的 unordered-quiet 谓词，而 没有发出这样一个无效操作异常的信号。

但是：

llrintf() 既不是算术运算，也不是表 5.3 中的无序安静谓词。因此，5.2.4.2.2.3 和 5.11 不适用。
7.12.9.5 The lrint and llrint functions（例如）没有说明在输入为安静 NaN 的情况下是否引发 FP 异常。

初步结论：由于一般做法“安静的 NaN 不会导致引发 FP 异常”，因此可以得出结论，lrint 和 llrint 函数应该不导致引发 FP 异常如果输入是安静的 NaN。

练习：

代码 (t125.c)：

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

#if _MSC_VER
#pragma fenv_access (on)
#else
#pragma STDC FENV_ACCESS ON
#endif

void show_fe_exceptions(void)
{
    printf("exceptions raised: ");
    if (fetestexcept(FE_DIVBYZERO))     printf(" FE_DIVBYZERO");
    if (fetestexcept(FE_INEXACT))       printf(" FE_INEXACT");
    if (fetestexcept(FE_INVALID))       printf(" FE_INVALID");
    if (fetestexcept(FE_OVERFLOW))      printf(" FE_OVERFLOW");
    if (fetestexcept(FE_UNDERFLOW))     printf(" FE_UNDERFLOW");
    if (fetestexcept(FE_ALL_EXCEPT)==0) printf(" none");
    printf("\n");
}

int main(void)
{
    long long ll;

    ll = llrintf(NAN);
    show_fe_exceptions();
    printf("ll %lld\n", ll);
    return 0;
}

调用：

$ cl t125.c /std:c11 /fp:strict && t125
exceptions raised:  FE_INEXACT FE_INVALID FE_OVERFLOW
ll 0

$ clang t125.c -std=c11 -ffp-model=strict -Wall -Wextra -pedantic && ./a.exe
t125.c:6:9: warning: unknown pragma ignored [-Wunknown-pragmas]
#pragma fenv_access (on)
        ^
1 warning generated.
exceptions raised:  FE_INEXACT FE_INVALID FE_OVERFLOW
ll -9223372036854775808

$ gcc t125.c -std=c11 -Wall -Wextra -pedantic && ./a.exe
t125.c:8: warning: ignoring ‘#pragma STDC FENV_ACCESS’ [-Wunknown-pragmas]
    8 | #pragma STDC FENV_ACCESS ON
      |
exceptions raised:  FE_INVALID
ll -9223372036854775808

问题：如果输入是安静的 NaN，有人可以澄清围绕引发 C 标准库函数（例如llrintf）的 FP 异常的情况/行为吗？

【问题讨论】：

这可能适用于您的环境，也可能不适用，但是您是否看到 F.4 浮点到整数的转换？ “如果浮点数为无穷大或 NaN，或者如果浮点数的整数部分超出整数类型的范围，则引发 ''invalid'' 浮点异常并且结果值未指定。”
感谢您的评论。我的印象是，术语 conversion 仅意味着 implicit conversion 和 explicit conversion（强制转换操作）（请参阅 C11 6.3 Conversions）。这意味着术语 function 不是 conversion。但是，F.3 运算符和函数 明确指出 中的 lrint 和 llrint 函数提供 IEC 60559 转换。因此，是的，F.4 浮点到整数转换 回答了这个问题。

标签： c floating-point c11 floating-point-exceptions c-standard-library

【解决方案1】：

OP 认为术语 conversion 仅意味着 隐式转换 和 显式转换（强制转换操作）（请参阅C11 6.3 Conversions）。这意味着 OP 认为术语 function 不是 conversion。

但是，C11 F.3 Operators and functions（已添加重点）明确指出：

<math.h> 中的lrint 和llrint 函数提供IEC 60559 转换。

因此，是的，C11 F.4 Floating to integer conversion（强调）回答了这个问题：

F.4 浮点数到整数的转换

1 ... 否则，如果浮点值是无限的或 NaN 或者如果浮点值的整数部分超出整数类型的范围，则 ''invalid' ' 引发浮点异常，结果值未指定。 ...

【讨论】：