Dlaczego Double.NaN == Double.NaN zwraca false?

Właśnie studiowałem pytania OCPJP i znalazłem ten dziwny kod:

public static void main(String a[]) {
    System.out.println(Double.NaN==Double.NaN);
    System.out.println(Double.NaN!=Double.NaN);
}

Kiedy uruchomiłem kod, otrzymałem:

false
true

Jaki jest wynik, falsegdy porównujemy dwie rzeczy, które wyglądają tak samo? Co to NaNznaczy?

NaN oznacza „To nie jest liczba”.

Java Language Specification (JLS) Third Edition mówi :

Operacja, która się przepełnia, tworzy nieskończoność ze znakiem, operacja, która powoduje niedomiar, wytwarza zdenormalizowaną wartość lub zero ze znakiem, a operacja, która nie ma matematycznie określonego wyniku, daje NaN. Wszystkie operacje numeryczne z NaN jako operandem dają wynik NaN. Jak już zostało opisane, NaN jest nieuporządkowany, więc operacja numerycznego porównania obejmująca jeden lub dwa NaN zwraca falsei każde !=porównanie obejmujące NaN zwraca true, w tym x!=xkiedy xjest NaN.

NaN z definicji nie jest równe żadnej liczbie, w tym NaN. Jest to część standardu IEEE 754 i zaimplementowana przez CPU / FPU. Nie jest to coś, co JVM musi dodawać jakąkolwiek logikę do obsługi.

http://en.wikipedia.org/wiki/NaN

Porównanie z NaN zawsze zwraca nieuporządkowany wynik, nawet w porównaniu z samym sobą. ... Predykaty równości i nierówności nie sygnalizują, więc x = x zwracające fałsz może być użyte do sprawdzenia, czy x jest cichym NaN.

Java traktuje wszystkie NaN jako ciche NaN.

Skąd ta logika

NaNznaczy Not a Number. Co to nie jest liczba? Byle co. Możesz mieć wszystko po jednej stronie i wszystko po drugiej, więc nic nie gwarantuje, że oba są równe. NaNjest obliczany za pomocą Double.longBitsToDouble(0x7ff8000000000000L)i jak widać w dokumentacji longBitsToDouble:

Jeśli argumentem jest dowolna wartość w zakresie 0x7ff0000000000001Ldo 0x7fffffffffffffffLlub w zakresie 0xfff0000000000001Ldo 0xffffffffffffffffL, wynikiem jest NaN.

Ponadto NaNjest logicznie traktowany wewnątrz interfejsu API.

Dokumentacja

/** 
 * A constant holding a Not-a-Number (NaN) value of type
 * {@code double}. It is equivalent to the value returned by
 * {@code Double.longBitsToDouble(0x7ff8000000000000L)}.
 */
public static final double NaN = 0.0d / 0.0;

Nawiasem mówiąc, NaN jest testowany jako przykładowy kod:

/**
 * Returns {@code true} if the specified number is a
 * Not-a-Number (NaN) value, {@code false} otherwise.
 *
 * @param   v   the value to be tested.
 * @return  {@code true} if the value of the argument is NaN;
 *          {@code false} otherwise.
 */
static public boolean isNaN(double v) {
    return (v != v);
}

Rozwiązanie

Możesz użyć compare/ compareTo:

Double.NaNjest uważany przez tę metodę za równy sobie i większy niż wszystkie inne doublewartości (w tym Double.POSITIVE_INFINITY).

Double.compare(Double.NaN, Double.NaN);
Double.NaN.compareTo(Double.NaN);

Albo equals:

Jeśli thisi argumentoba reprezentują Double.NaN, equalsmetoda zwraca true, mimo że Double.NaN==Double.NaNma wartość false.

Double.NaN.equals(Double.NaN);

Może to nie jest bezpośrednia odpowiedź na to pytanie. Ale jeśli chcesz sprawdzić, czy coś jest równe Double.NaN, użyj tego:

double d = Double.NaN
Double.isNaN(d);

To wróci true

Javadoc dla Double.NaN mówi wszystko:

Stała utrzymująca wartość typu Not-a-Number (NaN) double. Odpowiada wartości zwracanej przez Double.longBitsToDouble(0x7ff8000000000000L).

Co ciekawe, źródło Doubledefiniuje w NaNten sposób:

public static final double NaN = 0.0d / 0.0;

Opisane przez ciebie specjalne zachowanie jest na stałe przypisane do maszyny JVM.

zgodnie ze standardem IEEE dla arytmetyki zmiennoprzecinkowej dla liczb Double Precision,

Standardowa reprezentacja zmiennoprzecinkowa podwójnej precyzji IEEE wymaga 64-bitowego słowa, które można przedstawić jako ponumerowane od 0 do 63, od lewej do prawej

gdzie,

S: Sign – 1 bit
E: Exponent – 11 bits
F: Fraction – 52 bits 

Jeśli E=2047(wszystkie Esą 1) i Fjest niezerowe, to V=NaN(„To nie jest liczba”)

Co znaczy,

Jeśli wszystkie Ebity mają wartość 1 i jeśli jest jakiś niezerowy bit, Fliczba wynosi NaN.

dlatego między innymi wszystkie kolejne liczby są NaN,

0 11111111 0000000000000000010000000000000000000000000000000000 = NaN
1 11111111 0000010000000000010001000000000000001000000000000000 = NaN
1 11111111 0000010000011000010001000000000000001000000000000000 = NaN

W szczególności nie możesz testować

if (x == Double.NaN) 

aby sprawdzić, czy dany wynik jest równy Double.NaN, ponieważ wszystkie wartości „niebędące liczbą” są traktowane jako różne. Możesz jednak skorzystać z Double.isNaNmetody:

if (Double.isNaN(x)) // check whether x is "not a number"

NaN to specjalna wartość oznaczająca „nie jest liczbą”; jest wynikiem pewnych nieprawidłowych operacji arytmetycznych, takich jak sqrt(-1), i ma tę (czasami irytującą) właściwość NaN != NaN.

Brak liczby reprezentuje wynik operacji, których wyniku nie można przedstawić za pomocą liczby. Najbardziej znaną operacją jest 0/0, której wynik nie jest znany.

Z tego powodu NaN nie jest równe żadnemu (w tym innym wartościom niebędącym liczbą). Aby uzyskać więcej informacji, po prostu sprawdź stronę wikipedii: http://en.wikipedia.org/wiki/NaN

Według tego linku ma różne sytuacje i trudno je zapamiętać. Tak je pamiętam i rozróżniam. NaNoznacza „matematycznie niezdefiniowany”, na przykład: „wynik dzielenia 0 przez 0 jest niezdefiniowany” i ponieważ jest niezdefiniowany, więc „porównanie związane z niezdefiniowanym jest oczywiście niezdefiniowane”. Poza tym działa bardziej jak przesłanki matematyczne. Z drugiej strony, zarówno dodatnia, jak i ujemna nieskończoność są predefiniowane i ostateczne, na przykład „dodatnia lub ujemna nieskończoność jest dobrze zdefiniowana matematycznie”.