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C++中如何判断NaN值

2023-06-25 02:05:45 深夜i -- --

C++ 判断 NaN值

在C++中，NaN代表着“不是一个数”，通常是由于某些不合法的运算结果导致的。判断NaN值在科学计算领域中非常重要，因为这些值能够导致运算结果的不确定性。下面介绍几种判断NaN值的方法。

1. 使用std::isnan()函数

C++11中引入了std::isnan()函数。这个函数仅在头文件中可用，用法如下：


#include <cmath>
#include <iostream>
int main() {
  double a = 0.0 / 0.0; // a是NaN
  std::cout << std::boolalpha << std::isnan(a) << std::endl; // true
  return 0;
}

2. 使用std::numeric_limits

C++标准库中的std::numeric_limits支持各种类型的特化，并且除了提供类型本身的信息外，还提供了若干工具函数判断这些类型的特殊值。因此我们可以使用std::numeric_limits的quiet_NaN()或signaling_NaN()成员函数。quiet_NaN()返回的NaN通常由计算产生，signaling_NaN()则在异常情况下使用。


#include <iostream>
#include <limits>
int main() {
  double a = std::numeric_limits<double>::quiet_NaN();
  double b = std::numeric_limits<double>::signaling_NaN();
  std::cout << std::boolalpha << (a != a) << std::endl; // true
  std::cout << std::boolalpha << (b != b) << std::endl; // true
  return 0;
}

不难发现，对比于isnan()函数，需要使用a!=a或b!=b方式来判断是否为NaN。

3. 使用自定义函数

如果你的代码运行的平台不支持std::isnan()，也没有std::numeric_limits::quiet_NaN()或signaling_NaN()方法，那么你可以自己编写一个函数来判断NaN值。

常见的自定义函数如下：


// 判断是否为NaN
bool is_nan(double x)
  return x != x;
// 判断是否为正无穷
bool is_inf(double x) {
  return !is_nan(x) && is_nan(x - x);
}
// 判断是否为负无穷
bool is_neg_inf(double x) {
  return !is_nan(x) && is_inf(-x);
}
// 判断是否为正无穷
bool is_pos_inf(double x) {
  return !is_nan(x) && is_inf(x);
}

上述方法适用于所有类型的数字，不使用任何其他类库和头文件。

总之，如果你在C++中判断NaN，无论是使用cmath头文件中的isnan()方法，还是std::numeric_limits的quiet_NaN()或signaling_NaN()方法，抑或是自定义函数，都可以完成这项任务。这些方法在科学计算中非常重要，因为如果你不能正确地判断NaN值，可能会导致计算结果不确定，从而影响到你的科学计算的可靠性。

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