fortran 90 中的 NaN 问题答案

【问题标题】：NaN issue in fortran 90fortran 90 中的 NaN 问题
【发布时间】：2023-04-05 04:50:01
【问题描述】：

我意识到如果你写的话

    Real (Kind(0.d0))::x,y
    x = sqrt(-1.d0)
    y = sqrt(-1.d0)
    if (x == y) then
       write(*,*)'yep, they are equals', x
    endif

使用 ifort 编译正常。但是什么也没写，条件总是false，你注意到了吗？为什么会这样？

【问题讨论】：

-1 的平方根是非法的。为此，您必须使用复数。此外，如果你得到 NaN（不是数字），NaN 永远不会等于 NaN。大多数程序会在第一个 NaN 上崩溃。
您可以在this question 的回答中了解这一点。 NaN 不是数字，与它们的比较几乎总是返回 false。（您从 sqrt(-1.d0) 获得的 NaN 是否与您从 0./0 获得的 NaN 相同？它们应该相等吗？为什么？）
我的问题来了，因为当函数的返回值为 NaN 时，我需要执行一些操作，即if(outcome == sqrt(-1.d0) then etc.。好的@Jonathan Dursi，我或多或少地阅读了你传给我的链接（因为答案很长）。结论是要注意 Fortran 中的这些问题。 Fortran 1.d0/0.d0 等于 2.d0/0.d0。我将在 Matlab 中对此进行测试，看看它的行为。
@JoeCoolman：这是一个 IEEE 问题，而不是 Fortran 问题，因此 Matlab 可能会产生与 Fortran 代码相同的结果。
@KyleKanos - 完全正确。 Inf is 等于 Inf，但 NaN 不等于 NaN（安静的 NaN 有例外），并且有很好的理由说明为什么会这样。这些都包含在 IEE754 中，几乎任何语言或包都是相同的。在 Matlab 中，您使用 isnan 来检查 NaN（出于上述原因）。在现代 fortran 中，您可以使用 use ieee_arithmetic 并使用固有的 IEEE_IS_NAN(X) 来检查 NaN。

标签： fortran90 intel-fortran

【解决方案1】：

NaN 表示不是一个数字，并且由于计算得出该结果的原因有很多，因此它们通常不会与自己进行比较。如果要进行 nan-testing，支持 f2003 标准的 fortran 编译器（大多数编译器的最新版本）在 ieee_arithmetic 模块中有 ieee_is_nan：

program testnan
    use ieee_arithmetic

    real (kind=kind(0.d0)) :: x,y,z

    x = sqrt(-1.d0)
    y = sqrt(-1.d0)
    z = 1.d0

    if ( ieee_is_nan(x) ) then
       write(*,*) 'X is NaN'
    endif
    if ( ieee_is_nan(y) ) then
       write(*,*) 'Y is NaN'
    endif
    if ( ieee_is_nan(x) .and. ieee_is_nan(y) ) then
       write(*,*) 'X and Y are NaN'
    endif

    if ( ieee_is_nan(z) ) then
       write(*,*) 'Z is NaN, too'
    else
       write(*,*) 'Z is a number'
    endif

end program testnan

编译运行这个程序会得到

ifort -o nan nan.f90

 X is NaN
 Y is NaN
 X and Y are NaN
 Z is a number

不幸的是，在撰写本文时，gfortran 仍未实现 ieee_arithmetic，因此对于 gfortran，您必须使用非标准的 isnan。

【讨论】：

大家的出色贡献，我今天学到了新东西。
我通常使用 if(x /= x) 作为我的 NaN 检查来代替 isnan 和 ieee_is_nan 调用。我想只是另一种选择。