न्यूनतम रननीय उदाहरण
पहली चीज जिसे आपको जानना है, वह यह है कि NaN की अवधारणा को सीधे CPU हार्डवेयर पर लागू किया जाता है।
सभी प्रमुख आधुनिक सीपीयू IEEE 754 का अनुसरण करते प्रतीत होते हैं जो फ्लोटिंग पॉइंट फॉरमेट को निर्दिष्ट करते हैं, और NaNs, जो कि केवल विशेष फ्लोट मान हैं, उस मानक का हिस्सा हैं।
इसलिए, अवधारणा जावा सहित किसी भी भाषा में बहुत समान होगी, जो कि सीधे सीपीयू में फ्लोटिंग पॉइंट कोड का उत्सर्जन करती है।
आगे बढ़ने से पहले, आप पहले मेरे द्वारा लिखे गए उत्तर को पढ़ सकते हैं:
अब कुछ जावा एक्शन के लिए। ब्याज के अधिकांश कार्य जो मुख्य भाषा में नहीं हैं, वे अंदर रहते हैंjava.lang.Float ।
Nan.java
import java.lang.Float;
import java.lang.Math;
public class Nan {
public static void main(String[] args) {
// Generate some NaNs.
float nan = Float.NaN;
float zero_div_zero = 0.0f / 0.0f;
float sqrt_negative = (float)Math.sqrt(-1.0);
float log_negative = (float)Math.log(-1.0);
float inf_minus_inf = Float.POSITIVE_INFINITY - Float.POSITIVE_INFINITY;
float inf_times_zero = Float.POSITIVE_INFINITY * 0.0f;
float quiet_nan1 = Float.intBitsToFloat(0x7fc00001);
float quiet_nan2 = Float.intBitsToFloat(0x7fc00002);
float signaling_nan1 = Float.intBitsToFloat(0x7fa00001);
float signaling_nan2 = Float.intBitsToFloat(0x7fa00002);
float nan_minus = -nan;
// Generate some infinities.
float positive_inf = Float.POSITIVE_INFINITY;
float negative_inf = Float.NEGATIVE_INFINITY;
float one_div_zero = 1.0f / 0.0f;
float log_zero = (float)Math.log(0.0);
// Double check that they are actually NaNs.
assert Float.isNaN(nan);
assert Float.isNaN(zero_div_zero);
assert Float.isNaN(sqrt_negative);
assert Float.isNaN(inf_minus_inf);
assert Float.isNaN(inf_times_zero);
assert Float.isNaN(quiet_nan1);
assert Float.isNaN(quiet_nan2);
assert Float.isNaN(signaling_nan1);
assert Float.isNaN(signaling_nan2);
assert Float.isNaN(nan_minus);
assert Float.isNaN(log_negative);
// Double check that they are infinities.
assert Float.isInfinite(positive_inf);
assert Float.isInfinite(negative_inf);
assert !Float.isNaN(positive_inf);
assert !Float.isNaN(negative_inf);
assert one_div_zero == positive_inf;
assert log_zero == negative_inf;
// Double check infinities.
// See what they look like.
System.out.printf("nan 0x%08x %f\n", Float.floatToRawIntBits(nan ), nan );
System.out.printf("zero_div_zero 0x%08x %f\n", Float.floatToRawIntBits(zero_div_zero ), zero_div_zero );
System.out.printf("sqrt_negative 0x%08x %f\n", Float.floatToRawIntBits(sqrt_negative ), sqrt_negative );
System.out.printf("log_negative 0x%08x %f\n", Float.floatToRawIntBits(log_negative ), log_negative );
System.out.printf("inf_minus_inf 0x%08x %f\n", Float.floatToRawIntBits(inf_minus_inf ), inf_minus_inf );
System.out.printf("inf_times_zero 0x%08x %f\n", Float.floatToRawIntBits(inf_times_zero), inf_times_zero);
System.out.printf("quiet_nan1 0x%08x %f\n", Float.floatToRawIntBits(quiet_nan1 ), quiet_nan1 );
System.out.printf("quiet_nan2 0x%08x %f\n", Float.floatToRawIntBits(quiet_nan2 ), quiet_nan2 );
System.out.printf("signaling_nan1 0x%08x %f\n", Float.floatToRawIntBits(signaling_nan1), signaling_nan1);
System.out.printf("signaling_nan2 0x%08x %f\n", Float.floatToRawIntBits(signaling_nan2), signaling_nan2);
System.out.printf("nan_minus 0x%08x %f\n", Float.floatToRawIntBits(nan_minus ), nan_minus );
System.out.printf("positive_inf 0x%08x %f\n", Float.floatToRawIntBits(positive_inf ), positive_inf );
System.out.printf("negative_inf 0x%08x %f\n", Float.floatToRawIntBits(negative_inf ), negative_inf );
System.out.printf("one_div_zero 0x%08x %f\n", Float.floatToRawIntBits(one_div_zero ), one_div_zero );
System.out.printf("log_zero 0x%08x %f\n", Float.floatToRawIntBits(log_zero ), log_zero );
// NaN comparisons always fail.
// Therefore, all tests that we will do afterwards will be just isNaN.
assert !(1.0f < nan);
assert !(1.0f == nan);
assert !(1.0f > nan);
assert !(nan == nan);
// NaN propagate through most operations.
assert Float.isNaN(nan + 1.0f);
assert Float.isNaN(1.0f + nan);
assert Float.isNaN(nan + nan);
assert Float.isNaN(nan / 1.0f);
assert Float.isNaN(1.0f / nan);
assert Float.isNaN((float)Math.sqrt((double)nan));
}
}
गिटहब ऊपर ।
साथ दौड़ो:
javac Nan.java && java -ea Nan
आउटपुट:
nan 0x7fc00000 NaN
zero_div_zero 0x7fc00000 NaN
sqrt_negative 0xffc00000 NaN
log_negative 0xffc00000 NaN
inf_minus_inf 0x7fc00000 NaN
inf_times_zero 0x7fc00000 NaN
quiet_nan1 0x7fc00001 NaN
quiet_nan2 0x7fc00002 NaN
signaling_nan1 0x7fa00001 NaN
signaling_nan2 0x7fa00002 NaN
nan_minus 0xffc00000 NaN
positive_inf 0x7f800000 Infinity
negative_inf 0xff800000 -Infinity
one_div_zero 0x7f800000 Infinity
log_zero 0xff800000 -Infinity
तो इससे हम कुछ चीजें सीखते हैं:
अजीब अस्थायी संचालन जो कोई समझदार परिणाम नहीं देते हैं NaN:
0.0f / 0.0fsqrt(-1.0f)log(-1.0f)
उत्पन्न करें NaN।
सी में, ऐसे ऑपरेशनों पर संकेतों का अनुरोध करने के लिए वास्तव में feenableexceptउन्हें पता लगाने के लिए अनुरोध करना संभव है , लेकिन मुझे नहीं लगता कि यह जावा में उजागर हुआ है: क्यों शून्य 1 पर पूर्णांक विभाजन त्रुटि देता है लेकिन फ्लोटिंग पॉइंट 1 / 0.0 "Inf" देता है?
अजीब ऑपरेशन जो कि प्लस या माइनस इनफिनिटी की सीमा पर हैं, लेकिन NaN के बजाय + - इन्फिनिटी देते हैं
0.0 लगभग इस श्रेणी में आता है, लेकिन संभावना है कि समस्या या तो प्लस या माइनस इन्फिनिटी तक जा सकती है, इसलिए इसे NaN के रूप में छोड़ दिया गया।
अगर NaN फ्लोटिंग ऑपरेशन का इनपुट है, तो आउटपुट NaN भी हो जाता है
वहाँ NaN के लिए कई संभावित मान हैं 0x7fc00000, 0x7fc00001, 0x7fc00002, x86_64 केवल उत्पन्न करने के लिए लगता है, हालांकि 0x7fc00000।
NaN और अनंत में बाइनरी प्रतिनिधित्व समान है।
चलो उनमें से कुछ को तोड़ते हैं:
nan = 0x7fc00000 = 0 11111111 10000000000000000000000
positive_inf = 0x7f800000 = 0 11111111 00000000000000000000000
negative_inf = 0xff800000 = 1 11111111 00000000000000000000000
| | |
| | mantissa
| exponent
|
sign
इससे हम पुष्टि करते हैं कि IEEE754 क्या निर्दिष्ट करता है:
- दोनों NaN और infinities घातांक == 255 (सभी वाले) हैं
- शिशुओं में मंटिसा == है। 0. इसलिए केवल दो ही संभावित शिशु हैं: + और -, साइन बिट द्वारा विभेदित
- NaN में mantissa है! = 0. इसलिए कई संभावनाएँ हैं, केवल mantissa == 0 को छोड़कर जो अनंत है
NaNs सकारात्मक या नकारात्मक (शीर्ष बिट) हो सकते हैं, हालांकि इसका सामान्य संचालन पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है
Ubuntu 18.10 amd64, OpenJDK 1.8.0_191 में परीक्षण किया गया।