【问题标题】:How does a generic wrapper make NaNs equal in Scala?通用包装器如何使 Scala 中的 NaN 相等?
【发布时间】:2021-01-12 06:09:26
【问题描述】:

在阅读了“Scala 编程”一书第 30 章关于对象相等性的示例后,考虑到 NaN 比较是非反身的。考虑以下 sn-p:

class Wrapper[T](val elem: T) {
  override def equals(other: Any): Boolean = other match {
    case that: Wrapper[_] => this.elem == that.elem
    case _ => false
  }
}

object NaNCompare extends App {
  val nan: Double = 0.0 / 0.0
  val nanw: Wrapper[Double] = new Wrapper(nan)
  val pzero: Double = +0.0
  val pzerow: Wrapper[Double] = new Wrapper(pzero)
  val mzero: Double = -0.0
  val mzerow: Wrapper[Double] = new Wrapper(mzero)
  println(s"nan equals nan: ${nan equals nan}")
  println(s"nan == nan: ${nan == nan}")
  println(s"+0 equals -0: ${pzero equals mzero}")
  println(s"+0 == -0: ${pzero == mzero}")
  println(s"[nan] equals [nan]: ${nanw equals nanw}")
  println(s"[nan] == [nan]: ${nanw == nanw}")
  println(s"[+0] equals [-0]: ${pzerow equals mzerow}")
  println(s"[+0] == [-0]: ${pzerow == mzerow}")
}

这将打印以下内容:

nan equals nan: true
nan == nan: false
+0 equals -0: false
+0 == -0: true
[nan] equals [nan]: true
[nan] == [nan]: true
[+0] equals [-0]: true
[+0] == [-0]: true

前四行是合乎逻辑的:根据 IEEE 754,nan == nan 为假,而+0 == -0 为真;但是,两个 nan 都是同一个对象,因此由于 equals 的反身性要求,nan equals nan 必须为真; +0 equals -0 是错误的,因为这两个浮点数具有不同的表示形式。到目前为止一切顺利。

但是,当被泛型 Wrapper 包裹时,== 在比较 NaN 时突然开始生成 true。我首先认为这是由于类型擦除而发生的,所以它基本上比较位表示(对于相同的 NaN 是相等的),但如果是这样,它必须在比较正零和负零的包装时打印 false。但是,它在两种情况下都是正确的。

更令人费解的是,如果您将上限 Double 添加到此代码的第一行 (class Wrapper[T <: Double](val elem: T) {),它会打印以下内容:

nan == nan: false
+0 equals -0: false
+0 == -0: true
[nan] equals [nan]: false
[nan] == [nan]: false
[+0] equals [-0]: true
[+0] == [-0]: true

所以,如果它以Double 为界,则包裹的 NaN 不再相等!如果你用AnyVal 绑定它,它们就和原始代码一样。如果您使包装器非泛型(删除 T 参数并将其替换为 Double),则它们是不相等的。很明显,编译器“记住”了Doubles 在不同情况下的内部结构。但它究竟记得什么以及如何执行== 的调度?

【问题讨论】:

  • 注意:使用带有泛型参数的 case 类 并让编译器生成equals 也会在nanw == nanw 中返回以返回true

标签: scala nan


【解决方案1】:

我怀疑正在发生的是 Scala 可以使用两种不同的 IEEE 双精度运行时实现,它们的相等语义略有不同。

  • 对于Java原语double,比较是使用特定的JVM指令实现的; +0.0 == -0.0trueDouble.NaN == Double.NaN 是假的
  • 对于java.lang.DoubledoubleObject 框),equals 是通过比较位表示来实现的,这导致NaN 比较true+0 不等于@987654333 @。

在 Scala 中,只要证明它正在处理 scala.Double(并且没有调用 java.lang.Object 的方法,例如 @ 987654337@) 并且将在无法确定的情况下使用java.lang.Double(例如在泛型中(不是@specialized...))。 Scala == 方法并不完全是 .equals 的同义词,因为它对在 JVM 中作为原语实现的事物具有特殊处理。

一般情况下,Scala 代码中.equals 的用法应替换为==

【讨论】:

  • 但是如果 Scala 在这个 Wrapper[T] 示例中使用 java.lang.Double,并且对于 java.lang.Double+0 不等于 -0,则不会比较 -0 和 +0 的包装平等的。我可能应该查看字节码...
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