Question

我想使用iostream和Visual C ++从文本文件中读取和写入NaN值。在写入NaN值时，我得到1.#QNAN。但是，阅读它会输出1.0。

float nan = std::numeric_limits<float>::quiet_NaN ();
std::ofstream os("output.txt");

os << nan ;
os.close();

输出为1.#QNAN。

std::ifstream is("output.txt");
is >> nan ;
is.close();

nan等于1.0。

解决方案

最后，正如awoodland所建议的那样，我想出了这个解决方案。我选择“nan”作为NaN的字符串表示。两者都＆lt;＆lt;和＆gt;＆gt;运营商被覆盖。

using namespace ::std;

class NaNStream 
{
public:
  NaNStream(ostream& _out, istream& _in):out(_out), in(_in){}
  template<typename T>
  const NaNStream& operator<<(const T& v) const {out << v;return *this;}
  template<typename T>
  const NaNStream& operator>>(T& v) const {in >> v;return *this;}
protected:
  ostream& out;
  istream& in;
};

// override << operator for float type
template <> const NaNStream& NaNStream::operator<<(const float& v) const 
{
  // test whether v is NaN 
  if( v == v )
    out << v;
  else
    out << "nan";
  return *this;
}

// override >> operator for float type
template <> const NaNStream& NaNStream::operator>>(float& v) const 
{
  if (in >> v)
    return *this;

  in.clear();
  std::string str;
  if (!(in >> str))
    return *this;

  if (str == "nan")
    v = std::numeric_limits<float>::quiet_NaN();
  else
    in.setstate(std::ios::badbit); // Whoops, we've still "stolen" the string

  return *this;
}

最小的工作示例：将有限浮点数和NaN写入字符串流然后回读。

int main(int,char**) 
{
  std::stringstream ss;
  NaNStream nis(ss, ss);
  nis << 1.5f << std::numeric_limits<float>::quiet_NaN ();
  std::cout << ss.str() << std::endl; // OUTPUT : "1.5nan"

  float a, b;
  nis >> a;  nis >> b;
  std::cout << a << b << std::endl;  // OUTPUT : "1.51.#QNAN"
}

Answer 1

将float或double值打印到std::ostream时，将使用类模板std::num_put<>（C ++03§22.2.2.2）。它将printf打印的值格式化为%e，%E, %f，%g或%G格式说明符，具体取决于在流的标志上（表58）。

同样，在输入float或double值时，它会像scanf函数一样读取它，格式说明符为%g（第22.2.2.1节）。 2/5）。

因此，下一个问题是scanf无法正确解析1.#QNAN的原因。 C89标准在其fprintf和fscanf函数的描述中未提及NaN。它确实表示浮点数的表示是未指定的，因此这是未指定的行为。

另一方面，

C99确实指明了这里的行为。对于fprintf（C99§7.19.6.1/ 8）：

表示无穷大的double参数在其中一种样式中转换 [-]inf或[-]infinity - 哪种样式是实现定义的。一个表示NaN的double参数在其中一个样式中转换 [-]nan或[-]nan(n-char-sequence) - 哪种风格和含义任何 n-char-sequence ，都是实现定义的。 F转换说明符生成INF，INFINITY或NAN而不是inf，infinity或nan，分别^243）

指定

fscanf根据strtod(3)解析数字（C99§7.19.6.2/ 12）。 strtod解析如下（§7.20.1.3/ 3）：

主题序列的预期形式是可选的加号或减号，然后是其中之一   以下内容：
   - 非空的十进制数字序列，可选地包含小数点   字符，然后是6.4.4.2中定义的可选指数部分;
   - 0x或0X，然后是非空的十六进制数字序列，可选地包含一个   小数点字符，然后是6.4.4.2中定义的可选二进制指数部分;
   - INF或INFINITY，忽略案例
   - NAN或NAN(n-char-sequence_opt)，忽略NAN部分中的案例，其中：
n-char-sequence:
    digit
    nondigit
    n-char-sequence digit
    n-char-sequence nondigit
主题序列被定义为输入字符串的最长初始子序列，从第一个非空白字符开始，这是预期的形式。主题如果输入字符串不是预期的形式，则sequence不包含任何字符。

因此，在完成所有操作后，最终结果是您的C标准库不符合C99，因为根据上述内容1.#QNAN不是fprintf的有效输出。但是，众所周知，微软的C运行时不符合C99标准，而且据我所知，它并不打算很快成为合规用户。由于C89没有指定NaNs的行为，所以你运气不好。

您可以尝试切换到不同的编译器和C运行时（例如Cygwin + GCC），但对于如此小的指甲来说，这是一个非常大的锤子。如果你真的需要这种行为，我建议为浮点数编写一个包装类，它能够正确地格式化和解析NaN值。

Answer 2

使用C ++ 03，您可以借助辅助类和您自己的运算符轻松解决该问题：

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>
#include <limits>

struct FloatNaNHelper {
  float value;
  operator const float&() const { return value; }
};

std::istream& operator>>(std::istream& in, FloatNaNHelper& f) {
  if (in >> f.value)
    return in;

  in.clear();
  std::string str;
  if (!(in >> str))
    return in;

  // use std::transform for lowercaseness?
  // NaN on my platform is written like this.
  if (str == "NaN")
    f.value = std::numeric_limits<float>::quiet_NaN();
  else
    in.setstate(std::ios::badbit); // Whoops, we've still "stolen" the string

  return in;
}

这非常适合我的平台上的NaN，但也说明了其中固有的可移植性问题 - 您的库似乎以不同的方式表示它，如果您想支持两者，这可能会使问题复杂化。我用它测试了这个测试：

int main() {
  std::istringstream in("1.0 555 NaN foo");
  FloatNaNHelper f1,f2,f3;
  in >> f1 >> f2 >> f3;
  std::cout << static_cast<float>(f1) << ", " << static_cast<float>(f2) << ", " << static_cast<float>(f3) << std::endl;

  if (in >> f1)
    std::cout << "OOPS!" << std::endl;
}

您还可以将此语义更改为可能更清晰的内容：

int main() {
  std::istringstream in("1.0 555 NaN foo");
  float f1,f2,f3;
  in >> FloatNaNHelper(f1) >> FloatNaNHelper(f2) >> FloatNaNHelper(f3);
  std::cout << f1 << ", " << f2 << ", " << f3 << std::endl;
}

需要更改FloatNaNNHelper：

struct FloatNaNHelper {
  float& value;
  explicit FloatNaNHelper(float& f) : value(f) { }
};

操作员：

std::istream& operator>>(std::istream& in, const FloatNaNHelper& f);

使用Visual C ++的NaN ASCII I / O.

2 个答案: