浮点数计算溢出处理问题、浮点数1.#INF和1.#IND 问题_starccm浮点数溢出解决方法-程序员宅基地

技术标签: exception  struct  编译器  domain  math  math.h  

 

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<math.h>中:

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

所在头文件:<math.h>

 

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。

}

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------

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

 

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,0.0/0.00.0*∞, ∞/∞ 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

 

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