QNAN 传入 C 标准库函数例如 llrintf：不清楚是否引发 FP 异常

问题描述

来自 NAN 的宏 math.h 是安静的 NAN：

ISO/IEC 9899:2011 (E)（强调）：

宏

南

当且仅当实现支持 float 类型的安静 NaN 时才定义。它扩展为表示 quiet NaN 的 float 类型的常量表达式。

安静的 NaN 通常不会导致 FP 异常的产生。示例：

1. ISO/IEC 9899:2011 (E)（强调）：

5.2.4.2.2 浮动类型的特征

3 安静的 NaN 几乎可以在所有算术运算中传播，而不会引发浮点异常；当作为算术操作数发生时，信号 NaN 通常会引发浮点异常。

2. IEEE 754-2008（强调）：

5.11 比较谓词的详细信息 明确考虑 quiet NaN 操作数可能性的程序可能会使用表 5.3 中的 unordered-quiet 谓词，发出这样一个无效的操作异常信号。

然而：

1. llrintf() 既不是算术运算，也不是表 5.3 中的无序安静谓词。因此，5.2.4.2.2.3 和 5.11 不适用。
2. 7.12.9.5 The lrint and llrint functions（例如）没有说明是否会引发 FP 异常，以防输入是安静的 NaN。

初步结论：由于一般做法“安静的 NaN 不会导致引发 FP 异常”，因此可以得出结论，lrint 和 llrint 函数应该不导致如果输入是安静的 NaN，则引发 FP 异常。

练习：

代码（t125.c）：

#include <fenv.h>
#include <math.h>
#include <stdio.h>

#if _MSC_VER
#pragma fenv_access (on)
#else
#pragma STDC FENV_ACCESS ON
#endif

void show_fe_exceptions(void)
{
    printf("exceptions raised: ");
    if (fetestexcept(FE_DIVBYZERO))     printf(" FE_DIVBYZERO");
    if (fetestexcept(FE_INEXACT))       printf(" FE_INEXACT");
    if (fetestexcept(FE_INVALID))       printf(" FE_INVALID");
    if (fetestexcept(FE_OVERFLOW))      printf(" FE_OVERFLOW");
    if (fetestexcept(FE_UNDERFLOW))     printf(" FE_UNDERFLOW");
    if (fetestexcept(FE_ALL_EXCEPT)==0) printf(" none");
    printf("\n");
}

int main(void)
{
    long long ll;

    ll = llrintf(NAN);
    show_fe_exceptions();
    printf("ll %lld\n",ll);
    return 0;
}

调用：

$ cl t125.c /std:c11 /fp:strict && t125
exceptions raised:  FE_INEXACT FE_INVALID FE_OVERFLOW
ll 0

$ clang t125.c -std=c11 -ffp-model=strict -Wall -Wextra -pedantic && ./a.exe
t125.c:6:9: warning: unkNown pragma ignored [-WunkNown-pragmas]
#pragma fenv_access (on)
        ^
1 warning generated.
exceptions raised:  FE_INEXACT FE_INVALID FE_OVERFLOW
ll -9223372036854775808

$ gcc t125.c -std=c11 -Wall -Wextra -pedantic && ./a.exe
t125.c:8: warning: ignoring ‘#pragma STDC FENV_ACCESS’ [-WunkNown-pragmas]
    8 | #pragma STDC FENV_ACCESS ON
      |
exceptions raised:  FE_INVALID
ll -9223372036854775808

问题：如果输入是安静的 NaN，有人可以澄清有关为 C 标准库函数（例如 llrintf）引发 FP 异常的情况/行为吗？

解决方法

OP 的印象是，术语转换 仅意味着隐式转换和显式转换（转换操作）（请参阅C11 6.3 Conversions ）。这意味着 OP 的印象是术语 function 不是 转换。

然而，C11 F.3 Operators and functions（强调）明确指出：

lrint 中的 llrint 和 <math.h> 函数提供 IEC 60559 转换。

因此，是的，C11 F.4 Floating to integer conversion（强调）回答了这个问题：

F.4 浮点数到整数的转换

1 ... 否则，如果浮点值是无穷大或 NaN 或者浮点值的整数部分超出整数类型的范围，则 ''invalid' ' 引发浮点异常，结果值未指定。 ...