float类型中NaN和Inf是什么？¶
更新日期: 2022-10-2
- 2022-10-2 更新格式
- 2022-09-30 创建文档
Cyber & Robot 授权发布
做嵌入式的同学应该知道，c语言中int的大小，是和平台有关的，有的占4字节，有的占2字节。
所以我们对有期望长度的变量，很少直接用int定义，而更多用uint8_t, uint16_t, uint32_t。
但到了float，我们为什么没有float16_t, float32_t这样的类型呢？因为float是有标准的，就是32位占4字节，这就是IEEE-754标准。
IEEE-754标准¶
简单的说一下吧，说太细很枯燥。IEEE-754标准将float分成了三部分，符号位（S）、指数（E）和尾数（F），一共4字节，32位。
| 符号位 | 指数 | 尾数 |
|---|---|---|
| S | EEEEEEEE | FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF |
| 1位 | 8位 | 23位 |
- 符号位：0为正，1为负。
- 指数：用补码表示，可表示[-127, 128]的指数。
- 尾数：用二进制表示小数部分。
好，了解到这里就差不多了。当然这里说的都是float，也就是单精度浮点数。还有双精度浮点数，也就是double。
一般在实际使用中，我们就算在内存中读到浮点数，也不会直接通过16进制转2进制再还原成浮点数，最方便的还是使用在线转换工具啦。
下面进入正题，讲一些特殊值。
零值¶
指数全为0，尾数全为0，符号位任意，于是有了0和-0，且0==-0。所以当我们使用memset()的时候，是能给float初始化成0的。
| 符号位 | 指数 | 尾数 |
|---|---|---|
| S | EEEEEEEE | FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF |
| 0/1 | 00000000 | 0000000 00000000 00000000 |
NaN¶
指数全为1，尾数非0。
| 符号位 | 指数 | 尾数 |
|---|---|---|
| S | EEEEEEEE | FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF |
| 0/1 | 11111111 | 1111111 11111111 11111111 |
NaN是Not A Number的意思，在未定义的算术运算结果会出现，比如x/0。注意，说明是尾数非0，表格中填的全是1，但实际以各平台实现为准，代码判断如下：
无穷值（Infinity）¶
指数全为1，尾数全为0，符号位任意，有正无穷和负无穷。
| 符号位 | 指数 | 尾数 |
|---|---|---|
| S | EEEEEEEE | FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF |
| 0/1 | 11111111 | 0000000 00000000 00000000 |
代码判断如下：
标准c库中的支持¶
#include <math.h>
void float_test(void)
{
float num1 = 1.256f;
float num2 = NAN;
float num3 = INFINITY;
float num4 = num1/0;
printf("num1:%f isnan:%d isinf:%d\n", num1, isnan(num1), isinf(num1));
printf("num2:%f isnan:%d isinf:%d\n", num2, isnan(num2), isinf(num2));
printf("num3:%f isnan:%d isinf:%d\n", num3, isnan(num3), isinf(num3));
printf("num4:%f isnan:%d isinf:%d\n", num4, isnan(num4), isinf(num4));
}
最后多说几句¶
有一个有趣的地方，上面的示例中用了printf打印%f，首先很多嵌入式工程都不推荐使用c库实现的printf，然后是各种各样的其他库提供了printf的实现。
然后呢，有的库其实不支持%f的格式，毕竟在有的芯片上，浮点数都是要求尽量少使用的。
再然后，有的库支持了浮点打印，但对NaN、无穷数，并不能打印出"NaN / Inf"之类的字样。
而会打印成一个看起来奇怪的浮点数，但是放在一堆混乱的数据里，可能也不显得奇怪了。
所以大家可以在自己常用的项目平台上试试上面的代码，看看printf的支持程度怎么样。
当然，以后有空我也会出一篇文章专门讲怎么实现printf的。就比如想偷懒，以为引入SEGGER_RTT_printf就能解决调试信息打印的问题，却发现不支持浮点打印，也是挺遗憾的。
printf("关注这里，获取首发 segmentfault.com/u/yinyineal/articles \n");
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