如何将无穷大值传递给函数并测试结果

Question

我有这个功能：

#include <complex.h>
complex double f(complex double x, complex double y) {
  return x*y;
}

我想用x = inf + i inf 和y = i inf 调用它，看看结果如何。特别是我想测试结果是无穷大值（应该是）还是NaN + iNaN。这样做的原因是为了测试不同的 C 编译器。

你如何在 C 中做到这一点？

Answer 1

我不能 100% 确定这是正确的，因为我从未在 C 中处理过复数，但我已经尝试过这个 sn-p：

#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <complex.h>

double complex f(double complex x, double complex y) {
  return x*y;
}

int main(void)
{
    double complex z1 = INFINITY + INFINITY * I;
    double complex z2 = INFINITY + INFINITY * I;
    complex double result = f(z1, z2);
    printf("%f + i%f\n", creal(result), cimag(result));    
}

我同时使用了 clang 3.8 (C 11) 和 GCC 6.1 (C 11)，结果是：

-inf + i-nan

基于http://en.cppreference.com/w/c/numeric/math/INFINITY。

显然宏INFINITY 并不总是被支持并因此被定义。查看上面的链接了解更多信息。

Answer 2

您可以使用与I 宏（也有一个_Complex_I 别名）的乘法来指定基本上是复杂文字的内容。下面是一个创建此类值的小示例：

#include <math.h>
#include <complex.h>

int main()
{
  complex c = INFINITY * I + INFINITY;
}

Answer 3

我也会添加一个中间检查：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <complex.h>
#include <math.h>

complex double f(complex double x, complex double y) {
  return x*y;
}

int main(void){
  complex double x = INFINITY + INFINITY * I;
  complex double y = 0.0 + INFINITY * I;
  complex double ret;

  printf("x = %g + %g*I\n", creal(x), cimag(x));
  printf("y = %g + %g*I\n", creal(y), cimag(y));

  ret = f(x,y);

  printf("f = %g + %g*I\n", creal(ret), cimag(ret));

  exit(EXIT_SUCCESS);
}

为什么？

gcc-4.9.real (Ubuntu 4.9.4-2ubuntu1~14.04.1) 4.9.4 的结果

x = nan + inf*I
y = nan + inf*I
f = -inf + -nan*I

Ubuntu clang 版本 3.4-1ubuntu3 (tags/RELEASE_34/final) 的结果（基于 LLVM 3.4）

x = nan + inf*I
y = nan + inf*I
f = nan + nan*I

从一开始就彻底失败。

Answer 4

编写的函数很好，问题在于创建和解释具有特殊值的复数的方式。

如果你只是写

double complex z1 = I * INFINITY;
double complex z2 = INFINITY + I * INFINITY;

你可能会发现现在大多数流行的编译器都不支持 C99 的imaginary numbers，而这个表达式实际上是将 (0,1) 乘以 (inf,0) 然后将 (inf,0) 加到结果中。

使用 gcc，我得到 z1 = (nan, inf), z2 = (nan, inf), f(z1,z2) = (-inf, -nan)

使用 clang，我得到 z1 = (nan, inf), z2 = (nan, inf), f(z1,z2) = (-inf, -nan)

使用 icc，我得到 z1 = (-nan, inf), z2 = (-nan, inf), f(z1, z2) = (-nan, -nan)

将 I 定义为我可以访问的纯虚数的唯一编译器是 Oracle Studio 中的 C 编译器

使用 oracle studio，我得到 z1 = (0, inf), z2 = (inf, inf), f(z1,z2) = (-inf, inf)

现在这实际上不应该是一个问题，因为在 C 中，只有一个复数无穷大，并且一个分量为无限的每个复数都被认为是那个无穷大，即使另一个分量是 NaN。所有内置算术都是supposed to honor that：所以在我上面的列表中，只有英特尔似乎有一个错误，即两个复数无穷大的乘法给出了一个复数 nan。

对于懒惰的编译器，C11 有一个可以节省时间的宏：CMPLX

double complex z1 = CMPLX(0, INFINITY);
double complex z2 = CMPLX(INFINITY, INFINITY);

现在，

使用 gcc，我得到 z1 = (0, inf), z2 = (inf, inf), f(z1,z2) = (-inf, inf)