浮点数计算溢出处理问题、浮点数1.#INF和1.#IND 问题

 

昨天遇到了一个关于浮点数计算溢出处理的问题，本来想用 if 语句把条件写好。

可是遇到了很多困难，上网搜了一下，发现一个解决办法：

if 语句把条件写好可以，但是如果遇到幂函数pow(x,y)时，问题就不那么简单了。仔细分析将发现：

 

y    x	负小数	负整数	0	整数	小数
负小数	无意义	有意义	有意义	有意义	无意义
负整数	无意义	有意义	有意义	有意义	无意义
0	无意义	无意义	有意义	有意义	有意义
整数	有意义	有意义	有意义	有意义	有意义
小数	有意义	有意义	有意义	有意义	有意义

例如：pow（-1.2，-1.2）=-1.#IND。如果要编程处理，至少需要六个if语句。即使如此，也有麻烦：如何判断一个double型的变元的值是整数还是小数？

 

为了处理数学函数运算中出现的异常，VC++提供了一个函数_mather，其原型在中：

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所在头文件：

 

函数原型：int _matherr( struct _exception *except );

函数功能：VC++自动调用此函数来判断处理数学函数中出现的异常（不能手动调用）

函数返回值：0返回值用来标志一个错误，非0值标志成功。如果返回0，则错误信息可被显示，错误序号被正确设置。如果返回非0值，没有显示错误信息，错误序号也保持不变。

函数参数：_exception结构包含有如下数据成员：

struct _exception

{
int type 异常类型；
char *name 出错函数名；
double arg1, arg2 函数的第一和第二（如果有的话）参数；
double retval 函数的返回值。

}

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数学函数的错误类型定义如下：
_DOMAIN 变元定义域错误；
_SING 变元奇异点错误；
_OVERFLOW 溢出错误；
_PLOSS 精度部分遗失；
_TLOSS 精度丢失;
_UNDERFLOW 下溢错误，结果太小，无发表示。

 

 

下面是MSDN给我们提供的一个示例供大家参考：

/* MATHERR.C illustrates writing an error routine for math 
 * functions. The error function must be:
 *      _matherr
 */

#include 
#include 
#include 

void main()
{
    /* Do several math operations that cause errors. The _matherr
     * routine handles _DOMAIN errors, but lets the system handle
     * other errors normally.
     */
    printf( "log( -2.0 ) = %e/n", log( -2.0 ) );
    printf( "log10( -5.0 ) = %e/n", log10( -5.0 ) );
    printf( "log( 0.0 ) = %e/n", log( 0.0 ) );
}

/* Handle several math errors caused by passing a negative argument
 * to log or log10 (_DOMAIN errors). When this happens, _matherr
 * returns the natural or base-10 logarithm of the absolute value
 * of the argument and suppresses the usual error message.
 */
int _matherr( struct _exception *except )
{
    /* Handle _DOMAIN errors for log or log10. */
    if( except->type == _DOMAIN )
    {
        if( strcmp( except->name, "log" ) == 0 )
        {
            except->retval = log( -(except->arg1) );
            printf( "Special: using absolute value: %s: _DOMAIN "
                     "error/n", except->name );
            return 1;
        }
        else if( strcmp( except->name, "log10" ) == 0 )
        {
            except->retval = log10( -(except->arg1) );
            printf( "Special: using absolute value: %s: _DOMAIN "
                     "error/n", except->name );
            return 1;
        }
    }
    else
    {
        printf( "Normal: " );
        return 0;    /* Else use the default actions */
    }
}

输出结果

Special: using absolute value: log: _DOMAIN error log( -2.0 ) = 6.931472e-001 Special: using absolute value: log10: _DOMAIN error log10( -5.0 ) = 6.989700e-001 Normal: log( 0.0 ) = -1.#INF00e+000

 

main函数并没有调用_matherr函数，为什么会出现这种情况呢？这就是VC++编译器为我们做的事情了。它很有可能在数学函数中设置了跳转来实现异常处理，当数学库中的符点函数探测到一个错误时，就调用此函数。

以上是网上的解决办法，我自己也想了一下，这样做的确是比用一般if语句判断好多了，可是这个是系统自动调用的，在什么地方调用不知道，什么时候调用也不知道，不透明，任何的错误都在函数中处理，有时候也不方便。

后来经过不断试验，我发现，float 和double类型的数据，或是各种数学函数，在发生溢出或错误的时候会返回一个异常浮点数，只要我们判断出这个异常，就可以进一步处理，这样的处理了方式相对就自由多了。

 

上网找了一些资料：

常见异常的浮点数有：

1.#INF：这个值表示“无穷大inf (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，当一个整数除以0时便会得到一个1.#INF / inf值；相应的，如果一个负整数除以0会得到 -1.#INF / -inf 值。

1.#IND：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。

 

在vc中，可以用float.h中的，用一下函数来判断：

int _isnan(double x) 判断x是不是无效数据（NAN），是返回1，不是返回0

int _finite(double x)判断x是不是无穷大（1.#INF），是返回0，不是返回非零值

int _fpclass(double x)用于检验一个浮点数的类型。

_fpclass的返回值有：

 _FPCLASS_SNAN     /* signaling NaN */

 _FPCLASS_QNAN     /* quiet NaN */

 _FPCLASS_NINF     /* negative infinity */

 _FPCLASS_NN       /* negative normal */

 _FPCLASS_ND       /* negative denormal */

 _FPCLASS_NZ       /* -0 */

 _FPCLASS_PZ       /* +0 */

 _FPCLASS_PD       /* positive denormal */

 _FPCLASS_PN       /* positive normal */

 _FPCLASS_PINF     /* positive infinity */

到这里，只要调用函数，VC下浮点数溢出的问题，迎刃而解~~~~~

 

 

 

 

 

http://www.vckbase.com/document/viewdoc/?id=437

http://live.aulddays.com/tech/10/double-float-ind-nan-inf/

http://apple.wish365.net/program-not-a-number/

http://www.cppprog.com/2010/0105/190.html