NaN为什么存在？

Question

我不是问"为什么这个计算结果是NaN",我问"为什么NaN存在,而不是导致异常或错误？"

我一直想知道这一点,并与人们一起讨论.

我得到的唯一答案就是"你不想尝试 - 抓住每一个分歧,你呢？" 或"有些情况下NaN是有效的结果".

话虽如此,我从来没有收到过NaN作为有效结果的具体例子.假设NaN不可能是一个有效的结果,我不明白为什么它存在.如果它出现,据我所知,你有一个错误.期.

您希望程序崩溃并在那里死亡,以便您可以轻松找到出错的地方.这不是让程序运行失败,而是可能写入损坏的数据,可能发送损坏的数据,或做各种令人讨厌的事情 - 在不可避免地崩溃之前.(如"实用程序员"中所述 - 崩溃,不要垃圾")

现在,我相信IEEE 754的设计师比我聪明得多,这让我相信它是其存在的理由.这是什么原因？

Answer 1

每当我写一些关于数学的东西时，我都害怕被真正的数学家用金属棒打倒，但我们来吧，面对我们的恐惧：

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“为什么 NaN 存在，而不是导致异常或错误？”

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因为它既不是异常也不是错误。这是一个完全有效的计算结果。在数学中有几个用例，您收到的相当于“NaN”，即无法测量的东西。考虑两条平行线之间的交点的计算。或者计算光子的质量。

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在这些情况下，如果您要在代码中寻求“生活的数学方面”（我可以想象这主要适用于科学软件），我们会遇到以下情况：

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• 它们没有错误，变量具有它们需要的值，计算已经完成，这就是结果。遗憾的是，这不是一个实数（也许是一个复数？也许是一个可以用其他数学方法解决的不确定性？），但你仍然有计算的答案。
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• 它们也不例外，您的代码没有任何问题，这不是异常情况，这就是答案：“NaN”（您期望 42？）。无需在这里停止程序流程：通知用户计算没有解决方案或它是一个未确定的解决方案，并让他对此感到满意（注意：我撒了一点谎，请阅读最新的一段）。
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您希望程序当场崩溃并死掉，以便您可以轻松地找到出错的地方。

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你是完全正确的：如果 NaN 的概念在你的程序上下文中不是有效结果，你仍然可以将其作为异常或错误处理。想象一下计算足球场的柱子的必要直径并得到 NaN。呃...这肯定是一个错误，我想建造那个体育场，给我一个直径！。你也完全错了：请不要\xc2\xb4t告诉你会“轻松”找到出错的地方，只是因为你在 NaN 之后触发了异常。我知道有些人正在调试气象模型，他们想和你谈谈（这些方程并不有趣）。

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现在有许多库和实现对什么是错误、什么是异常等做出固执己见的决定。IEEE 设计者将决定权留给了你。语言程序员将这种力量传递给了你。明智地使用它。

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如果你读到这里，让我告诉你，为了过于简单化，我对你撒了一点谎。IEEE linked 定义了两种 NaN，安静的 NaN 和信号 NaN。我一直在谈论安静的人、好人。信号将导致软件异常（上溢、下溢等）。

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