Floating point 我们可以在自定义标志中使用任何浮点值吗？

我用LINUX RHEL 64位编写代码，并使用C++98

我有一个浮点值数组，我想“标记”一些值为“无效”。一种可能的解决方案是使用另一个位数组来判断相应的值是否有效

我想知道我们是否可以使用任何特殊的双精度值。链接上说有很多NaN值。我们可以使用为我的问题保留的任何值吗

• 我只需要有效负载中的一位，就我的定义而言，指示双精度值是否“有效”。输入的double值可以包含NaN，但我假设它不会使用任何有效负载
• 双精度值将以二进制模式保存到文件中（逐位保存双精度值）
• 然后，代码还以二进制模式从文件中读取数据
• 对于从文件中读取的每个双精度值，在进行任何其他计算之前，我们首先检查有效负载中设置的位是否有效

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一般来说，IEEE-754允许但不要求支持NaN有效载荷。然而，这里我们有x64系统的具体情况，AMD和Intel的相关处理器支持NaN有效负载

IEEE Std 754-2008进一步规定，对于NaN编码，尾数的最重要部分位区分安静和信令NaN。这对应于单精度和双精度类型的最高有效存储尾数位。因此，不能将此位用于自定义编码目的。x64处理器根据各种异常情况生成特定的QNaN，QNaN编码的符号位用于此，因此符号位也禁止自定义基于NaN的标记

各种工具链提供了宽松的、不符合IEEE-754标准的“快速数学”，其中无法保证NAN的传播。您需要使用最严格的浮点设置（例如英特尔编译器

-fp model strict

）进行编译，以确保自定义标记不会丢失。各种软件环境使用NaN有效载荷对导致创建NaN的特定事件进行编码（苹果的SANE就是此类系统的历史例子）。根据我的经验，这样的系统通常利用NaN编码尾数部分的低阶位

这表明，高阶尾数位，例如IEEE-754双精度数字的50:48位或IEEE-754单精度数字的21:19位，是在NaN编码中放置自定义标志的最佳位置（如前所述，保留未触及的最重要尾数位）。通过

float

和

double

类型传输数据可能会有问题，因为x64体系结构规范没有规定在不同浮点类型之间传播NaN有效载荷，我可以通过查看AMD的原始x64体系结构规范和英特尔最新文档来了解这一点。纯粹根据经验，我发现NaN有效负载的处理方式是，单精度编码的位[n]显示为双精度编码的位[n+29]，反之亦然

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考虑到编程语言的限制，最好使用

memcpy（）

在浮点和无符号整数表示之间进行转换，并执行所需的位级操作来设置、清除和测试整数空间中的自定义NaN有效负载。许多优化编译器将优化

memcpy（）

并用在x84浮点寄存器和整数寄存器之间传输数据的硬件指令取代它，但如果这些操作的性能很重要，您可能需要对生成的机器代码进行双重检查，以确保这一点。

请注意，NaN“有效负载”并非所有支持NAN的平台都支持NAN。IEEE-754允许使用单个规范NaN。实际上，在大多数平台上支持NANNEXY负载，通常可以通过C和C++的标准库函数实现定义，NANIN C++在C++ 11中工作。对于旧C++，我们只有STD::NoimiCiLime::QuielyNo（）。而且它不支持设置有效负载。通过位掩码设置是否安全…？是的，您可以使用位操作访问NaN编码，前提是考虑了有关类型重新解释的正常警告。我假设C++11是人们在这一点上使用的。我认为如果你能澄清你计划使用什么编程语言和操作系统平台，你需要多少不同的编码，以及你计划如何使用这些编码，这将有助于解决这个问题（例如，是否不仅需要设置，还需要检查程序内部使用的特定编码？我认为没有C/C++标准函数用于此）@njuffa我更新了我的原始问题以解决您的问题。在问题中提及目标平台会很有帮助，因为一些软件环境已经为自己的目的预先定义了一些可用的NaN编码。我在相关问题中给出的具体示例是各种苹果平台。对于单精度浮点（C中的浮点类型），使用这些高有效位是否仍然安全？@JoeC显然，单精度尾数的高阶位位于不同的位置。我将把它添加到答案中以避免歧义。如果double中的位[n+29]映射到位[n]在float中，这是否意味着at的位使用仅适用于double？它使用第8-15位，根据上述映射，这些位在float中不存在。或者，苹果系统中不允许进行转换？@JoeC我不知道苹果SANE系统如何处理浮点转换。它可能与底层硬件的功能有关如我在回答中所述，我关于有效载荷位映射的发现是经验性的，仅适用于x64处理器。数据类型之间的NaN传播行为可能完全不同