是否存在isnan()函数?

注:我在MinGW(如果这有区别的话)。

我使用isnan()从<math.h>解决了这个问题,这在<cmath>中不存在,我一开始是#包括在内的。


当前回答

如果你的编译器支持c99扩展,有一个std::isnan,但我不确定mingw是否支持。

下面是一个小函数,如果你的编译器没有标准函数,它应该可以工作:

bool custom_isnan(double var)
{
    volatile double d = var;
    return d != d;
}

其他回答

可以使用isnan()函数,但需要包含C数学库。

#include <cmath>

因为这个函数是C99的一部分,所以并不是所有地方都可用。如果您的供应商没有提供该功能,您也可以定义自己的变体以实现兼容性。

inline bool isnan(double x) {
    return x != x;
}

下面的代码使用NAN(所有指数位集合,至少一个小数位集合)的定义,并假设sizeof(int) = sizeof(float) = 4。你可以在维基百科中查找NAN的详细信息。

bool IsNan(浮点值) { return ((*(UINT*)&value) & 0x7fffffff) > 0x7f800000; }

在我看来,最好的真正跨平台的方法是使用联合,并测试double的位模式来检查nan。

我还没有彻底测试这个解决方案,可能有一种更有效的方法来处理比特模式,但我认为它应该有效。

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

union NaN
{
    uint64_t bits;
    double num;
};

int main()
{
    //Test if a double is NaN
    double d = 0.0 / 0.0;
    union NaN n;
    n.num = d;
    if((n.bits | 0x800FFFFFFFFFFFFF) == 0xFFFFFFFFFFFFFFFF)
    {
        printf("NaN: %f", d);
    }

    return 0;
}

在x86-64上,您可以使用非常快速的方法来检查NaN和无穷大,不管- fast-math编译器选项如何,这些方法都可以正常工作。(f != f, std::isnan, std::isinf使用- fast-math总是产生false)。


NaN、无穷大和有限数的测试可以通过检查最大指数轻松完成。无穷大是最大指数和零尾数,NaN是最大指数和非零尾数。指数存储在最上面的符号位之后的下一位,这样我们就可以左移来去掉符号位,让指数成为最上面的位,不需要屏蔽(操作符&):

static inline uint64_t load_ieee754_rep(double a) {
    uint64_t r;
    static_assert(sizeof r == sizeof a, "Unexpected sizes.");
    std::memcpy(&r, &a, sizeof a); // Generates movq instruction.
    return r;
}

static inline uint32_t load_ieee754_rep(float a) {
    uint32_t r;
    static_assert(sizeof r == sizeof a, "Unexpected sizes.");
    std::memcpy(&r, &a, sizeof a); // Generates movd instruction.
    return r;
}

constexpr uint64_t inf_double_shl1 = UINT64_C(0xffe0000000000000);
constexpr uint32_t inf_float_shl1 = UINT32_C(0xff000000);

// The shift left removes the sign bit. The exponent moves into the topmost bits,
// so that plain unsigned comparison is enough.
static inline bool isnan2(double a)    { return load_ieee754_rep(a) << 1  > inf_double_shl1; }
static inline bool isinf2(double a)    { return load_ieee754_rep(a) << 1 == inf_double_shl1; }
static inline bool isfinite2(double a) { return load_ieee754_rep(a) << 1  < inf_double_shl1; }
static inline bool isnan2(float a)     { return load_ieee754_rep(a) << 1  > inf_float_shl1; }
static inline bool isinf2(float a)     { return load_ieee754_rep(a) << 1 == inf_float_shl1; }
static inline bool isfinite2(float a)  { return load_ieee754_rep(a) << 1  < inf_float_shl1; }

isinf和isfinite的std版本从.data段加载2个double/float常量,在最坏的情况下,它们会导致2个数据缓存失败。上面的版本不加载任何数据,inf_double_shl1和inf_float_shl1常量被编码为立即操作数进入程序集指令。


更快的isnan2只是2个组装指令:

bool isnan2(double a) {
    bool r;
    asm(".intel_syntax noprefix"
        "\n\t ucomisd %1, %1"
        "\n\t setp %b0"
        "\n\t .att_syntax prefix"
        : "=g" (r)
        : "x" (a)
        : "cc"
        );
    return r;
}

如果任何参数为NaN,则使用ucomisd指令设置奇偶校验标志的事实。这就是在没有指定- fast-math选项时std::isnan的工作方式。

根据IEEE标准,NaN值有一个奇怪的性质,涉及它们的比较总是假的。也就是说,对于浮点数f, f != f只有在f为NaN时才为真。

请注意,正如下面的一些评论所指出的,并不是所有编译器在优化代码时都尊重这一点。

对于任何声称使用IEEE浮点数的编译器,这个技巧都应该有效。但我不能保证它在实践中会起作用。如果有疑问,请检查编译器。