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【C言語】非数(nan:Not a Number)と無限大(inf:∞)とは【isnan/isinf関数】

悩んでいる人

C言語の非数(nan)と無限大(inf)を教えて!

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本記事の信頼性

  • リアルタイムシステムの研究歴12年.
  • 東大教員の時に,英語でOSの授業.
  • 2012年9月~2013年8月にアメリカのノースカロライナ大学チャペルヒル校コンピュータサイエンス学部2021年の世界大学学術ランキングで20位)で客員研究員として勤務.C言語でリアルタイムLinuxの研究開発
  • プログラミング歴15年以上,習得している言語: C/C++Solidity/Vyper,Java,Python,Ruby,HTML/CSS/JS/PHP,MATLAB,Assembler (x64,ARM).
  • 東大教員の時に,C++言語で開発した「LLVMコンパイラの拡張」,C言語で開発した独自のリアルタイムOS「Mcube Kernel」GitHubにオープンソースとして公開

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非数(nan:Not a Number)と無限大(inf:∞)

非数(nan:Not a Number)とは,に浮動小数点数の演算結果で不正な値を表します.

C言語では正の非数の場合はnan,負の非数の場合は-nanになります.

無限大(inf:∞)とは,浮動小数点数のオーバーフローを表します.

正のオーバーフローの場合は正の無限大「inf:∞」,負のオーバーフローの場合は負の無限大「-inf:-∞」になります.

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IEEE 754で浮動小数点数の非数と無限大は下表になります.

種類符号指数部(exponent)仮数部(fraction)
非数最上位ビットが0なら正,1なら負全て10以外の値
無限大最上位ビットが0なら正,1なら負全て10

isnan/isinf関数は,それぞれ非数か無限大であるかを判定して返す関数で,C99からマクロで実装されています.

isnan/isinf関数を利用して非数と無限大のコードを解説します.

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isnan関数の使い方

C言語のisnan関数の使い方は以下になります.

実行結果は以下になります.

非数の演算結果が得られていることがわかります.

非数同士による等値演算子と関係演算子の比較結果は,通常の演算とは異なる結果になっていることに注意して下さい.

例えば,(nan == nan)の返り値は0なので,異なる値という判定になります.

また,nan != nanの返り値は1になっています.

isnan関数の自作関数

isnan関数の自作関数は以下になります.

実行結果は以下になります.

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isinf関数の使い方

isinf関数の使い方は以下になります.

実行結果は以下になります.

非数同士とは異なり,無限大同士による等値演算子と関係演算子の評価結果は,通常の演算と同様の結果になっていることに注意して下さい.

isinf関数の自作関数

isinf関数の自作関数は以下になります.

実行結果は以下になります.

まとめ

C言語の非数(nan:Not a Number)と無限大(inf:∞)を紹介しました.

具体的には,非数や無限大になる演算と,非数や無限大同士の比較をしました.

非数と無限大が発生する条件はデバッグに有用ですので覚えておきましょう!

本記事で学んだisnan/isinf関数は以下になります.

関数説明戻り値
isnan関数非数かどうか判定非数なら0以外の値(例えば1),それ以外は0
isinf関数無限大かどうか判定正の無限大なら1,負の無限大なら-1,それ以外は0

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