为什么存在 NaN？答案

【问题标题】：Why does NaN exist?为什么存在 NaN？
【发布时间】：2019-05-12 05:16:07
【问题描述】：

我不是在问“为什么这个计算结果是 NaN”，我是在问“为什么 NaN 存在，而不是导致异常或错误？”

我一直在想这个问题，并偶尔与人们讨论它。

我得到的唯一答案是 “你不想尝试捕获每个除法运算，是吗？” 或 “在某些情况下 NaN 是一个有效的结果”。

话虽如此，我从未收到 NaN 是有效结果的具体示例。假设 NaN 永远不可能是一个有效的结果，我不明白它为什么存在。如果它出现，据我所知，你有一个错误。时期。

您希望程序崩溃并死机，以便您可以轻松找到出错的地方。这不是让程序乱跑，可能会写入损坏的数据，可能会发送损坏的数据，或者做各种讨厌的事情——在不可避免的崩溃之前。（正如《务实的程序员》中所说——Crash, Don't Trash）

现在，我相信IEEE 754 的设计师比我聪明得多，这让我相信它的存在是有原因的。这是什么原因？

【问题讨论】：

stackoverflow.com/a/10059796/1644522
一方面，异常处理通常很慢，因此欢迎选择不使用它来处理一些简单的NaN 情况的代码。此外，C 中没有异常处理。
原因可以在这里找到：stackoverflow.com/questions/2618059/in-java-what-does-nan-mean。它用于 IEEE 754 算术上未定义的值，例如 0/0 除法。
@πάνταῥεῖ 我不确定这怎么可能太宽泛了。这是一个关于 IEEE 754 设计决策的明确问题，值得商榷。五分钟的谷歌搜索对我来说只导致了一个半途而废的论点。 “1985 年没有例外”的理由并不令人信服；有信号。
“而不是导致异常”是关键，异常是有争议的。上个世纪的一场灾难，将期望启用异常的库与期望禁用它的库混在一起是一场噩梦。取得成功的唯一真正方法是禁用它们并让 NaN 完成它的工作。如果你有勇气，你可以推翻这个选择。

标签： floating-point nan ieee-754

【解决方案1】：

每当我写一些关于数学的东西时，我都害怕被真正的数学家用金属棒击倒，但是我们开始吧，面对我们的恐惧：

“为什么 NaN 存在，而不是导致异常或错误？”

因为它既不是异常也不是错误。这是一个完全有效的计算结果。您在数学中有几个用例，在这些用例中，您收到了“NaN”的等价物，即无法测量的东西。考虑计算两条平行线之间的交点。或the calculation of the mass of a photon。

在这些情况下，您在代码中追求“生活的数学方面”（我可以想象这主要适用于科学软件），我们有以下情况：

它们没有错误，变量具有它们需要的值，计算已经完成，这就是结果。可悲的是，它不是一个实数（可能是一个复数？可能是一个可以使用其他数学方法解决的不确定性？），但您仍然有计算的答案。
他们也不例外，您的代码没有任何问题，这不是异常情况，这就是答案：“NaN”（您期望 42？）。无需在此处停止您的程序流程：告知用户该计算无解或未定，并让他满意（注意：我撒了一点谎，阅读最新段）。

您希望程序崩溃并死机，这样您就可以很容易找到出错的地方。

您完全正确：如果 NaN 的概念在您的程序上下文中不是有效结果，您仍然可以将其作为异常或错误处理。想象一下计算必要的直径一个足球场的专栏并获得 NaN。呃……那肯定是个错误，我想建那个体育场，给我一个直径！你也完全错了：请不要告诉你会“很容易”找到出错的地方，因为你在 NaN 之后触发了异常。我认识一些调试气象模型的人想和你谈谈（这些方程式并不好玩）。

如今，您拥有许多库和实现，它们对什么是错误、什么是异常等做出固执的决定。IEEE 设计人员将决定权留给了您。语言编码员将这种能力传递给了你。明智地使用它。

如果你读到这里，让我告诉你，为了过于简单，我对你撒了一点谎。 IEEE 链接定义了两种 NaN，安静的和信令的。我一直在谈论安静的人，好人。 信号会导致您的软件出现异常（上溢、下溢等）。

【讨论】：