关于C语言除0引发的思考
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进行浮点数编程时,如果没有注意,常常会出现输出类似 1.#IND, 1.#INF 或者 nan, inf 之类奇怪的输出。这通常隐含了浮点数操作的异常。
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进行整数除0的时候,程序会检查出一个错误,比如对于这个代码:
#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main()
{
int m;
m=1/0;
printf("%d",m);
return 0;
}
运行完以后程序就会警告:warning: division by zero [-Wdiv-by-zero]
但是对于浮点数,就没有类似的检查:
#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main()
{
double m;
m=1.0/0.0;
printf("%lf",m);
return 0;
}
不会有警告或者报错,但是运行完以后会出现这样的值:-1.#IND00,不知所云。于是上网查了一下,原来是这样!
特殊浮点数的含义
1.#INF / inf:这个值表示“无穷大 (infinity 的缩写)”,即超出了计算机可以表示的浮点数的最大范围(或者说超过了 double 类型的最大值)。
例如,当用 0 除一个整数时便会得到一个1.#INF / inf值;相应的,如果用 0 除一个负整数也会得到 -1.#INF / -inf 值。 -1.#IND / nan:这个的情况更复杂,一般来说,它们来自于任何未定义结果(非法)的浮点数运算。"IND"是 indeterminate 的缩写,而"nan"是 not a number 的缩写。产生这个值的常见例子有:对负数开平方,对负数取对数,0.0/0.0,0.0*∞, ∞/∞ 等。 简而言之,如果遇到 1.#INF / inf,就检查是否发生了运算结果溢出除零,而遇到 1.#IND / nan,就检查是否发生了非法的运算。
特殊浮点数的判断
很多 C 库都提供了一组函数用来判断一个浮点数是否是无穷大或 NaN。int _isnan(double x) 函数用来判断一个浮点数是否是 NaN,而 int _finite(double x) 用以判断一个浮点数是否是无穷大。
你可能已经注意到了,上面两个函数都是以下划线开头的,因此在可移植性上可能是存在问题的,那么如何实现一个通用的判断版本呢?
首先,对于 Nan,可以用下面的代码实现:
bool IsNumber(double x)
{
// 这里的比较操作看上去总是会得到 true
// 但有趣的是对于 IEEE 754 浮点数 NaN 来说总会得到 false!
return (x == x);
}
而下面的代码可以判断一个浮点数是否是有限的(finite, 即既不是 NaN 又不是 infinite):
bool IsFiniteNumber(double x)
{
return (x <= DBL_MAX && x >= -DBL_MAX);
}
其中,DBL_MAX 是 <float.h> 中预定义的常量。
把上面两个函数结合起来,还可以实现一个浮点数是否是 Inf 的判断。
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