如何在 ANSI C 中生成 NaN、-Infinity 和 +Infinity？

Posted 2023-03-11

【中文标题】如何在 ANSI C 中生成 NaN、-Infinity 和 +Infinity？

【英文标题】：How to generate NaN, -Infinity and +Infinity in ANSI C?

【发布时间】：2011-09-08 07:33:48

【问题描述】：

我使用 ANSI C89（不是 C++），我想生成 NaN、-Infinity 和 +Infinity。

是否有任何标准方式（例如标准宏）？ 或者是否有任何独立于平台和编译器的方式来生成这些数字？

float f = 0.0 / 0.0; // Is f ALWAYS in any platform is NaN?

【问题讨论】：

标准甚至不需要任意平台来支持 NaN 和无穷大。我相信需要一个符合 IEEE 754 的实现来支持按部门获得它们，就像你的例子一样。

【参考方案1】：

有一种创建无穷大和负无穷大的实际方法。根据 C89 遵循的 IEEE 754 标准，无穷大被定义为一个浮点数，其尾数（前 23 位）全为零，指数（后 8 位）全为 1。 nan 被定义为指数中全为 1 且尾数中除全零之外的任何数字（因为那是无穷大）。困难的部分是生成这个数字，但这可以通过以下代码完成：

unsigned int p = 0x7F800000; // 0xFF << 23
unsigned int n = 0xFF800000; // 0xFF8 << 20
unsigned int pnan = 0x7F800001; // or anything above this up to 0x7FFFFFFF
unsigned int nnan = 0xFF800001; // or anything above this up to 0xFFFFFFFF

float positiveInfinity = *(float *)&p;
float negativeInfinity = *(float *)&n;
float positiveNaN = *(float *)&pnan;
float negativeNaN = *(float *)&nnan;

但是，简单地将 unsigned 强制转换为 float 会导致编译器创建相同值的 float。所以，我们要做的就是强制编译器将内存读取为浮点数，这给了我们想要的结果。

【讨论】：

这打破了严格的别名。如果可能，请改用memcpy 或传统的除以零方法。

【参考方案2】：

如果您使用不存在 INFINITY 的旧编译器，您也可以改用宏 HUGE_VAL，该宏也在 <math.h> 库中定义。

HUGE_VAL 应在 C89/C90 标准 (ISO/IEC 9899:1990) 中可用。

参考：http://en.cppreference.com/w/c/numeric/math/HUGE_VAL

【参考方案3】：

在 C99 中有，但在以前的标准 AFAIK 中没有。

在 C99 中，您将拥有 NAN 和 INFINITY 宏。

来自“数学<math.h>”（§7.12）部分

宏 INFINITY 扩展为浮点类型的常量表达式，表示正或无符号无穷大（如果可用）； ...

如果您被 ANSI C89 卡住，那您就倒霉了。见C-FAQ 14.9。

【讨论】：

你应该说“ANSI C89”。当前的“ANSI C”是 C99。

在 C89 中，宏 HUGE_VAL 可用于定义无穷大值。

@R..GitHubSTOPHELPINGICE ANSI 在 2000 年采用了 ISO C99。不过，目前的 C 是 ISO C18（有时是 C17）和 ANSI C18。

【参考方案4】：

我不知道这是标准的还是可移植的，但这是一个开始：

jcomeau@intrepid:/tmp$ cat test.c; make test; ./test
#include <stdio.h>
int main() 
 printf("%f\n", 1.0 / 0);
 printf("%f\n", -1.0 / 0);
 printf("%f\n", 0.0 / 0);
 return 0;

cc     test.c   -o test
test.c: In function ‘main’:
test.c:3: warning: division by zero
test.c:4: warning: division by zero
test.c:5: warning: division by zero
inf
-inf
-nan

奇怪的是，我无法使用这种幼稚的方法得到正的 NaN。

---

另见：http://www.gnu.org/s/hello/manual/libc/Infinity-and-NaN.html

【讨论】：

很有趣，它会产生 inf -inf nan（而不是 -nan）和 clang。不太确定-nan 应该是什么意思，实际上:-)

VS2010的结果：1.#INF00 -1.#INF00 -1.#IND00

What do 1.#INF00, -1.#IND00 and -1.#IND mean?

@Mat 每个浮点数总是有一个符号位。您可以通过 f | (1 << 31) 获得浮点 f 的正 NaN（或任何其他数字）。

要获取-NaN，请使用-(0.f/0.f)。