函数返回 -nan答案

【问题标题】：Function returns -nan函数返回 -nan
【发布时间】：2017-03-29 16:07:57
【问题描述】：

我有这个代码。为什么在主程序返回值时会产生-nan？

#include <cstdio>
#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <cmath>

using namespace::std;

float f(float x)
{
    float result = -5 * x * x - 2 * x + 1;
    return powf(result, (float)1/(float)3);
}
int main()
{
    cout<<f(-1)<<endl;
    getchar();
    return 0;
}

这让我很困惑。据我所知，我使用合适的数据类型。

【问题讨论】：

-5 * x * x - 2 * x + 1 对 -1 是负数
If the base is finite negative and the exponent is finite but not an integer value, it causes a domain error. 它在参考页面上说得对。
@slawekwin：实际上，负数确实有奇数根（例如，-27 的立方根是 -3）。只有负数的偶数根需要虚数。
@JerryCoffin：实际上所有的根都需要虚数：三次根有 2 个虚数和 1 个实数。
@AdrianMaire：确实也有复数根（就像正数的复数根一样），但是负数有纯粹的奇数根。所以不，不是所有的根需要虚数。

标签： c++ nan

【解决方案1】：

当您使用负数调用函数时，基数等于 -2，指数为 1/3（非整数）。

根据powf的规范：

pow(base, exponent) 如果 base 是有限且负数且 exponent 是有限且非整数，则返回 NaN 并引发 FE_INVALID。

这解释了为什么你的函数返回 NaN。

如果您尝试计算三次根，我建议您改用cbrt。

【讨论】：

【解决方案2】：

正如其他人所提到的，std::pow 不提供所需的功能。相反，您可以使用 std::cbrt 或简单地这样做：

#include<cstdio>
#include<iostream>
#include<cstdlib>
#include<cmath>

using namespace::std;

float f(float x)
{
    float result = -5 * x * x - 2 * x + 1;
    float intermediate = powf(std::abs(result),(float)1/(float)3);
    if (std::signbit(result))
        return -intermediate; // Negate if 'result' is negative
    return intermediate;
}
int main()
{
    cout<<f(-1)<<endl;
    getchar();
    return 0;
}

您也可以只使用std::pow 的重载之一，而不是powf

#include<iostream> // std::cout, std::endl
#include<cstdio>   // getchar
#include<cmath>    // std::pow, std::abs, std::signbit

float f(float x)
{
    float result = -5.0f * x * x - 2.0f * x + 1.0f;
    float intermediate = std::pow(std::abs(result),1.0f/3.0f);
    if (std::signbit(result))
        return -intermediate; // Negate if 'result' is negative
    return intermediate;
}

int main()
{
    std::cout << f(-1) << std::endl;
    getchar();
}

在线here

【讨论】：

【解决方案3】：

cplusplus参考说：

NaN 值用于标识未定义或不可表示浮点元素的值，例如负数或 0/0 的结果。

库实现可以使用该参数来区分以特定于实现方式的不同 NaN 值。

【讨论】：