检查 NaN 数据值 (C/C++/Python 实现)

　　NaN 是 Not a Number 的缩写．它是一个数值类型值，通常在浮点计算中，表示未定义或无法表示的值．而且，不能直接使用相等运算符 (==) 检查 NaN．由于在程序中，nan == nan (C/C++/Python) 或 nan is nan (Python) 总是返回 0 或 False．因此，除了采用库函数外，往往可以利用这个性质检查某个数值是否为 NaN．下面介绍如何采用库函数检查 NaN 值：

C/C++ 实现

在 C/C++ 中，采用 math.h 标准函数库中的 isnan 宏或函数检查 nan 值，具体示例代码如下：

C 代码 test-nan.c

/* isnan example */

#include <stdio.h>      /* printf */

#include <math.h>       /* isnan, sqrt */

int main()

{

  printf ("isnan(0.0)       : %d\n",isnan(0.0));

  printf ("isnan(1.0/0.0)   : %d\n",isnan(1.0/0.0));

  printf ("isnan(-1.0/0.0)  : %d\n",isnan(-1.0/0.0));

  printf ("isnan(sqrt(-1.0)): %d\n",isnan(sqrt(-1.0)));

  return ;

}

编译和运行结果，如下所示

$ gcc test-nan.c -lm

$ ./a.out

isnan(0.0)       :

isnan(1.0/0.0)   :

isnan(-1.0/0.0)  :

isnan(sqrt(-1.0)):

C++ 代码 test-nan.cpp

/* isnan example */

#include <cmath>       /* isnan, sqrt */

#include <iostream>

using namespace std;

int main()

{

  cout << "isnan(0.0)       : " << isnan(0.0) << endl;

  cout << "isnan(1.0/0.0)   : " << isnan(1.0/0.0) << endl;

  cout << "isnan(-1.0/0.0)  : " << isnan(-1.0/0.0) << endl;

  cout << "isnan(sqrt(-1.0)): " << isnan(sqrt(-1.0)) << endl;

  return ;

}

编译和运行结果，如下所示

$ g++ test-nan.cpp

$ ./a.out

isnan(0.0)       :

isnan(1.0/0.0)   :

isnan(-1.0/0.0)  :

isnan(sqrt(-1.0)):

如果在编译时增加 -std=c++11 ，采用C++ 2011标准编译程序，可能会出现如下错误：

$ g++ test-nan.cpp -std=c++

...

error: call of overloaded ‘isnan(double)’ is ambiguous

...

一个简单的解决方法是在所有的 isnan 宏或函数前，增加域操作符( :: )，修改后的示例代码如下：

/* isnan example */

#include <cmath>       /* isnan, sqrt */

#include <iostream>

using namespace std;

int main()

{

  cout << "isnan(0.0)       : " << ::isnan(0.0) << endl;

  cout << "isnan(1.0/0.0)   : " << ::isnan(1.0/0.0) << endl;

  cout << "isnan(-1.0/0.0)  : " << ::isnan(-1.0/0.0) << endl;

  cout << "isnan(sqrt(-1.0)): " << ::isnan(sqrt(-1.0)) << endl;

  return ;

}

保存后，重新编译运行即可．

Python 实现

Python 采用 numpy 数值数学库函数 np.isnan 检查 nan 值，示例代码 test-nan.py 如下：

#!/usr/bin/env python

# -*- coding: utf8 -*-

# author: klchang

from __future__ import print_function

import numpy as np

print ("isnan(0.0)       : ", np.isnan(0.0))

print ("isnan(1.0/0.0)   : ", np.isnan(np.true_divide(1.0, 0.0)))

print ("isnan(-1.0/0.0)  : ", np.isnan(np.true_divide(-1.0, 0.0)))

print ("isnan(sqrt(-1.0)): ", np.isnan(np.sqrt(-1.0)))

运行输出结果，如下：

$ python test-nan.py

isnan(0.0)       :  False

...: RuntimeWarning: divide by zero encountered in true_divide

  print ("isnan(1.0/0.0)   : ", np.isnan(np.true_divide(1.0, 0.0)))

isnan(1.0/0.0)   :  False

...: RuntimeWarning: divide by zero encountered in true_divide

  print ("isnan(-1.0/0.0)  : ", np.isnan(np.true_divide(-1.0, 0.0)))

isnan(-1.0/0.0)  :  False

...: RuntimeWarning: invalid value encountered in sqrt

  print ("isnan(sqrt(-1.0)): ", np.isnan(np.sqrt(-1.0)))

isnan(sqrt(-1.0)):  True

参考资料

1. isnan macro/function - <cmath> reference. http://www.cplusplus.com/reference/cmath/isnan/

2. NaN - Wikipedia, the free encyclopedia. https://en.wikipedia.org/wiki/NaN

3. numpy isnan - NumPy Manual. https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.isnan.html

4. Why is isnan ambigous and how to avoid it? - stackoverflow. https://stackoverflow.com/questions/33770374/why-is-isnan-ambiguous-and-how-to-avoid-it

巴特西