前言

在数据处理输入输出时，极有可能遇到数据读入空值（极大、极小）、运算中分母为0或0.0，对0取对数等操作，这将产生nan或inf的产生。这篇博文旨在分析C/C++产生nan和inf的操作及判断是否有nan或inf产生。

NAN的产生原因

nan: not a number，表示“无效数字”。image.png
注意：nan是无序的（unordered），无法对其进行逻辑运算。它不大于、小于或等于任何数（包括它自己），将<，>，<=，和>=作用于nan产生一个exception。得到nan时就查看是否有非法操作，如果表达式中含有nan，那么表达式的结果为nan。

INF的产生原因

INF：infinite，表示“无穷大”。
超出浮点数的表示范围（溢出，即阶码部分超过其能表示的最大值）。
image.png
注意：+inf大于任何数（除了它自己和nan），-inf小于任何数（除了它自己和nan），得到inf时就查看是否有溢出或者除以0。inf在C语言表达式中就表示数学里无限的概念，如1.0/inf等于0.0，并可以与其他浮点数进行比较的（可以参与<=、>+、==、!=等运算）。

nan和inf的判断

下面几个宏即包含在math.h头文件，可用于判断一个表达式的结果是否为inf、nan或其他。使用时包括include

  1. include<math.h>
  2. int isfinite(x);
  3. int isnormal(x);
  4. int isnan(x);
  5. int isinf(x);

打开math.h可以看到定义：

  1. #define isnormal(x)                                                      \
  2.    ( sizeof(x) == sizeof(float)  ? __inline_isnormalf((float)(x))       \
  3.    : sizeof(x) == sizeof(double) ? __inline_isnormald((double)(x))      \
  4.                                  : __inline_isnormall((long double)(x)))
  6. #define isfinite(x)                                                      \
  7.    ( sizeof(x) == sizeof(float)  ? __inline_isfinitef((float)(x))       \
  8.    : sizeof(x) == sizeof(double) ? __inline_isfinited((double)(x))      \
  9.                                  : __inline_isfinitel((long double)(x)))
  11. #define isinf(x)                                                         \
  12.    ( sizeof(x) == sizeof(float)  ? __inline_isinff((float)(x))          \
  13.    : sizeof(x) == sizeof(double) ? __inline_isinfd((double)(x))         \
  14.                                  : __inline_isinfl((long double)(x)))
  16. #define isnan(x)                                                         \
  17.    ( sizeof(x) == sizeof(float)  ? __inline_isnanf((float)(x))          \
  18.    : sizeof(x) == sizeof(double) ? __inline_isnand((double)(x))         \
  19.                                  : __inline_isnanl((long double)(x)))

使用方法，及结果：

  1. int isfinite(x) ，判断x是否有限，是返回1，其它返回0；
  2. int isnormal(x)，判断x是否为一个数（非inf或nan），是返回1，其它返回0；
  3. int isnan(x)，当x时nan返回1，其它返回0；
  4. int isinf(x) ,当x是正无穷是返回1，当x是负无穷时返回-1，其它返回0。有些编译器不区分。

测试

产生nan或inf的操作，使用库函数（宏）判断

  1. #include <iostream>
  2. #include <math.h>
  3. using namespace std;
  4. int main(int argc, char *argv[])
  5. {
  7.   //nan
  8.   cout << "nan: " << sqrt(-1) << endl;
  9.   cout << "nan: " << log(-1.0) << endl;
  10.   cout << "nan: " << 0.0 / 0.0 << endl;
  11.   cout << "nan: " << 0.0 * sqrt(-1) << endl;
  12.   cout << "nan: " << sqrt(-1) / sqrt(-1) << endl;
  13.   cout << "nan: " << sqrt(-1) - sqrt(-1) << endl;
  15.   //inf
  16.   cout << "inf: " << 1 / 0.0 << endl;
  17.   cout << "-inf: " << -1 / 0.0 << endl;
  18.   cout << "inf: " << 0.0 + 1 / 0.0 << endl;
  19.   cout << "-inf: " << log(0) << endl;
  21.   cout << "isfinite: 0" << isfinite(0.0 / 0.0) << endl;
  22.   cout << "isfinite: 0" << isfinite(1 / 0.0) << endl;
  23.   cout << "isfinite: 1" << isfinite(1.1) << endl;
  24.   cout << "isnormal: 0" << isnormal(0.0 / 0.0) << endl;
  25.   cout << "isnormal: 0" << isnormal(1 / 0.0) << endl;
  26.   cout << "isnormal: 1" << isnormal(1.1) << endl;
  27.   cout << "isnan: 1" << isnan(0.0 / 0.0) << endl;
  28.   cout << "isnan: 0" << isnan(1 / 0.0) << endl;
  29.   cout << "isnan: 0" << isnan(1.1) << endl;
  30.   cout << "isinf: 0" << isinf(0.0 / 0.0) << endl;
  31.   cout << "isinf: 1" << isinf(1 / 0.0) << endl;
  32.   cout << "isinf: 0" << isinf(1.1) << endl;
  34.   return 0;
  35. }

参考

http://www.gnu.org/software/libc/manual/html_node/Infinity-and-NaN.html
http://www.cnblogs.com/dosrun/p/3908617.html