捕获数学函数异常

捕获数学函数异常
作者: 江汉石油学院计算机系周云才

下载本文配套源代码

假如我们要用一个数学函数，比如反正弦函数asin(x)，如果变元x的值是由用户提供或某个中间结果，则在调用时必须判断其取值范围是合理，是否满|x|<=1？即

if(fabs(x)<=1)
   y=asin(x);
else
   y=…

对数函数也可作类似的处理。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<math.h>中：

int _matherr( struct _exception *except );

为了利用此函数，只需在应用数学函数的地方定义一个这样的函数，例如

#include <math.h>
#include <stdio.h>
void main()
{
	double x,y,z;
	x=-1.23;
	y=-1;
	z=pow(x,y);
	printf("%g\n",z);
	y=-1.1;
	z=pow(x,y);
	printf("%g\n",z);
}

int _matherr(struct _exception *except)
{
char* errorString[] = {"_DOMAIN","_SING", "_OVERFLOW", "_PLOSS", 
"_TLOSS", "_UNDERFLOW"};
	printf("Error function name is %s\n",except->name);
	printf("The varianbles arg1=%g,arg2=%g\n",except->arg1,except->arg2);
	printf("The error type = %s\n",errorString[except->type]);
	printf("The error value=%g\n",except->retval);
	except->retval=1234;
	printf("After handling error value=%g\n",except->retval);
	return 1;
}

编译、运行，结果为

-0.813008 Error function name is pow The varianbles arg1=-1.23,arg2=-1.1 The error type = _SING The error value=-1.#IND After handling error value=1234 1234 Press any key to continue

第一行为-1.23的倒数，第二～六两行是_matherr函数的输出，第七行是主函数的输出。
也许有人会说，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。下面是有关_matherr函数的一些说明：

1、返回值：类型是整型的。按惯例，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。

2、参数：except指针指向一个包含错误信息的结构 struct _exception。
_exception结构包含有如下数据成员：
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。

注意：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 <math.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>

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

作者信息:
姓名:周云才
邮箱:[email protected]
联系地址:江汉石油学院计算机系 邮编 434023