通用包装器如何使Scala中的NaN相等？

问题描述

在阅读了“ Scala编程”一书的第30章有关对象相等性的示例之后，我对如何在通用容器中确保equals方法的反射性感到有些困惑，考虑到NaN比较是不自反的。请考虑以下代码段：

class Wrapper[T](val elem: T) {
  override def equals(other: Any): Boolean = other match {
    case that: Wrapper[_] => this.elem == that.elem
    case _ => false
  }
}

object NaNCompare extends App {
  val nan: Double = 0.0 / 0.0
  val nanw: Wrapper[Double] = new Wrapper(nan)
  val pzero: Double = +0.0
  val pzerow: Wrapper[Double] = new Wrapper(pzero)
  val mzero: Double = -0.0
  val mzerow: Wrapper[Double] = new Wrapper(mzero)
  println(s"nan equals nan: ${nan equals nan}")
  println(s"nan == nan: ${nan == nan}")
  println(s"+0 equals -0: ${pzero equals mzero}")
  println(s"+0 == -0: ${pzero == mzero}")
  println(s"[nan] equals [nan]: ${nanw equals nanw}")
  println(s"[nan] == [nan]: ${nanw == nanw}")
  println(s"[+0] equals [-0]: ${pzerow equals mzerow}")
  println(s"[+0] == [-0]: ${pzerow == mzerow}")
}

这将打印以下内容：

nan equals nan: true
nan == nan: false
+0 equals -0: false
+0 == -0: true
[nan] equals [nan]: true
[nan] == [nan]: true
[+0] equals [-0]: true
[+0] == [-0]: true

前四行是逻辑上的：根据IEEE 754，nan == nan为假，而+0 == -0为真；但是，两个nan是同一个对象，因此nan equals nan必须满足equals的反射性要求； +0 equals -0为假，因为这两个浮点数具有不同的表示形式。到目前为止一切顺利。

但是，Wrapper被通用==包裹时，在比较NaN时突然开始生成true。我首先以为这是由于类型擦除导致的，所以它基本上比较位表示（对于相同的NaN来说是相等的），但是如果是这样，则它必须在比较加零和减零的包装时打印false 。但是，这两种情况都是正确的。

为了使您更加困惑，如果在代码的第一行（Double）的上一行添加class Wrapper[T <: Double](val elem: T) {，它将显示以下内容：

nan == nan: false
+0 equals -0: false
+0 == -0: true
[nan] equals [nan]: false
[nan] == [nan]: false
[+0] equals [-0]: true
[+0] == [-0]: true

因此，如果它受Double的限制，则包裹的NaN不再相等！如果用AnyVal绑定，则它们与原始代码中的相等。如果使包装器为非通用包装器（删除T参数并用Double代替），则它们是不相等的。因此很明显，在不同情况下，编译器“记住” Double的内部结构。但是，它到底能记住什么以及如何执行==的分派？

解决方法

我怀疑正在发生的事情是Scala可以使用两种不同的IEEE双精度运行时实现，并且它们的相等语义略有不同。

• 对于Java原语double，比较是使用特定的JVM指令实现的； +0.0 == -0.0为true，而Double.NaN == Double.NaN为假
• 对于java.lang.Double（Object的{​​{1}}框），double是通过比较位表示来实现的，这导致equals比较{{1 }}和NaN不等于true。

在Scala中，只要证明它正在处理+0（并且没有-0的方法都可以使用），编译器就基本上会使用原语double（因为它快得多）。被称为，例如scala.Double，并且在不确定时将使用java.lang.Object（例如，在通用名称（尚未使用equals ...）中。 Scala java.lang.Double方法并不是@specialized的同义词，因为它对在JVM中作为原语实现的事物有特殊的处理。

通常，应将Scala代码中==的用法替换为.equals。