C++中isNaN的全面理解

一、NaN的本质含义
Nan(Not a Number)是浮点数类型(float double long double)特有的一种特殊数值，用于表示无效或未定义的浮点运算结果，它不是一个具体的"数字",
而是一种标记异常运算的状态。
常见产生NaN的场景包括：
1.无效的数学运算：0.0/0.0(零除以零)、sqrt(-1.0)(负数开平方)
2.无意义的数值转换：将无法解析为浮点数的字符串转换为浮点数（如std::stod("abc"),会抛异常，但底层浮点表示中对应NaN)
3.其他特殊运算：inf -inf(无穷大减无穷大） 0.0*inf(零乘以无穷大）
二、C++中判断NaN的标准方法：std::isnan
1.标准C++中，判断一个浮点数是否为NaN的核心函数是std::isnan,它需要包含头文件(C++标准头文件，推荐使用）或<math.h>(C语言兼容头文件）
2.函数原型

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#include<cmath>
//判断float类型是否为NaN
bool isnan(float arg);
//判断double类型是否为NaN
bool isnan(double arg);
//判断long double类型是否为NaN
bool isnan(long double arg);

3.返回值说明 若传入的浮点值是NaN,返回true(非0值，在C++11及以后明确为bool类型） 若传入的是正常浮点数值(包括0、正负无穷大、普通小数/整数），返回false(0值）。

三、关键特性：NaN的"自反性失效"

这是NaN最特殊的属性之一：NaN不等于任何值，包括它自身，即对于任意NaN值x,
x==x的结果恒为false。
这也是为什么不能用普通的相等判断来检测NaN(if (x==NaN)完全无效），必须使用std::isnan的核心原因。

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#include<iostream>
#include<cmath>
#include<limits>

int main() {
	double nan_val = std::numeric_limits<double>::quiet_NaN();//获取一个安静型NaN

	//错误写法：无法检测NaN
	if (nan_val == nan_val) {
		std::cout << "这行代码永远不会执行" << std::endl;
	}
	//正确写法：使用std::isnan
	if (std::isnan(nan_val)) {
		std::cout << "该值是NaN" << std::endl;
	}

	return 0;
}

四、NaN的两种主要分类
1.安静型NaN(Quiet NaN,QNaN)
特点：产生后不会触发浮点异常，程序可以继续执行，是最常用的NaN类型
获取方式：通过std::numeric_limits::quiet_NaN()(需包含头文件)
适用场景：大多数需要标记无效数值的场景(如无效运算效果、未初始化的浮点变量)。

2.信号型NaN(Signaling NaN,SNaN)
特点：产生或被访问时会触发浮点异常(信号)，可能导致程序中断或进入异常处理流程。
获取方式：通过std::numeric_limits::signaling_NaN();
适用场景：用于调试阶段检测无效浮点运算，生产环境中较少使用。

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#include<iostream>
#include<cmath>
#include<limits>

int main() {
	//1.生成NaN值
	double zero = 0.0;
	double nan1 = zero / zero;//运算产生NaN
	double nan2 = std::numeric_limits<double>::quiet_NaN();//安静型NaN
	double nan3 = std::numeric_limits<double>::signaling_NaN();//信号型NaN

	//2.使用std::isnan判断
	std::cout << "nan1是否为NaN:" << (std::isnan(nan1) ? "是" : "否") << std::endl;
	std::cout << "nan2是否为NaN:" << (std::isnan(nan2) ? "是" : "否") << std::endl;
	std::cout << "nan3是否为NaN:" << (std::isnan(nan3) ? "是" : "否") << std::endl;

	//3.验证NaN的自反性失效
	double normal_val = 3.14159;
	std::cout << "正常值self==" << (normal_val == normal_val ? "true" : "false") << std::endl;
	std::cout << "NaN值self==" << (nan1 == nan1 ? "true" : "false") << std::endl;

	//4.无穷大不是NaN
	double inf_val = 1.0 / zero;
	std::cout << "无穷大是否为NaN:" << (std::isnan(inf_val) ? "是" : "否") << std::endl;
	return 0;
}

输出：