(C#) 我应该在计算中防范 Infinity/-Infinity 吗？ IE。抛出溢出异常？

Question

在 C#.

中寻找关于 Infinity/-Infinity 的一些建议

我目前正在为 Rectangle/Circle 等形状构建几何体类。 用户将分别为 Width/Depth 和直径提供输入。

这些属性将是 double，我知道如果你将 double.MaxValue 乘以 2，而不是明确地溢出，那么你会得到+无限等

每个形状类都将具有其他属性，例如面积、周长等。因此，即使提供的维度小于 MaxValue，如果用户愿意，计算值也有可能是一个巨大的数字：

例如Math.PI x Math.Pow(diameter, 2) / 4 => Math.PI x Math.Pow(double.MaxValue, 2) / 4

（即，即使用户提供了 MaxValue 作为输入，此方法也会导致 +infinity。）

我的问题是我是否应该一直提防无穷大？如果用户值或计算值进入无穷大，我是否应该抛出异常（OverflowException）？

看起来它可能是 code smell 检查这些几何 [=] 中的 every property/method 的无穷大50=]... 有没有更好的方法？

public double Area
{
    get
    {
        double value = Math.PI * Math.Pow(this.diameter, 2) / 4;
        if (double.IsInfinity(value)
        {
            throw new OverflowException("Area has overflowed.");
        }
    }
}

public double Perimeter
{
    get
    {
        double value = Math.PI * this.diameter;
        if (double.IsInfinity(value)
        {
            throw new OverflowException("Perimeter has overflowed.");
        }
    }
}

感谢您的时间和想法！干杯。

Answer 1

Each of the shape classes will have additional properties such as Area, Perimeter etc. Therefore, even if the provided dimensions are less than MaxValue, there is a chance that computed values could be a huge number if the user was so inclined

double max 是 1.7976931348623157E+308，担心用户输入的几何数据会达到该限制是没有意义的。简单地归还无穷大，它可能永远不会发生。换句话说，以微米为单位，到比邻星的距离约为 4,014 × 10^22，因此您会发现担心这个是多么浪费时间。

为了至少给用户一个合理的选择，你可以让他定义你的几何环境中的一个单位代表什么；一微米、毫米、米、公里、光年、秒差距等等，所以他总是保持合理的比例。

Answer 2

从概念上讲，您遇到了设计问题。导致无限区域的值会导致您的形状处于无效状态。

例如，假设所讨论的形状是圆形。任何传递的导致 Area > double.MaxValue 的值都是无效状态。换句话说，任何值 diameter 其中 Math.PI * Math.Pow(diamater, 2) > double.MaxValue 无效。

为 diameter 求解 double.MaxValue = Math.PI * Math.Pow(diamater, 2)（它是 1.5129091144565236E+154，欢迎您验证我的数学），并在构造函数中检查

private const double MaxDiameter = 1.5129091144565236E+154;
Circle(double diameter) 
{
    if (diameter > MaxDiameter) 
    {
        throw ArgumentOutOfRangeException(); 
    }
}

--

None 以上可能很重要

在实践中，请考虑以下内容。已知宇宙的直径大约是30千兆秒差距，换算成普朗克长度（我能想到的最小距离单位）大约是5.7e61，也就是远，far低于double.MaxValue.

我不担心您的属性会出现双重溢出。设计你的形状是明智的，这样你就可以使用你定义的单位类型，所以你总是知道你正在使用什么单位。

public Circle(Meters diamater)
public Rectangle(Meters width, Meters height)

Answer 3

对无限值抛出异常是一种设计选择

IMO，没有 "good answer" 这个，这取决于你想如何使用你的 classes。例如，如果目标是绘图，则防止出现巨大值可能是有意义的。

对于计算和比较，我不会是确定的。为 IEEE 标准浮点值定义的 Inf 和 -Inf（以及 NaN）值是一致的。 class 的用户知道您正在使用 double，因此，期待他们的所有功能是合理的。

哪个形状的面积最大，是边长为 10 个单位的正方形还是大到您认为无限大的圆？答案是一致的，因为 Inf > 100 是 true.

如果你打算失败，早点失败

如果您决定继续（合理的）异常路径，我建议您尽早失败。

这意味着，不要在 getter 中计算面积/周长，而是尽快计算面积和周长（如果您的 class 是不可变的，则在构造函数中，或者在相关其他属性的设置器中，例如直径/长度等）并检查当时是否有无穷大的值。

此外，还要检查 NaNs 值。

class Circle
{
    public Circle(double diameter) 
    {
        if (double.IsInfinity(diameter) || double.IsNaN(diameter))
        {
            throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(diameter));
        }
        Diameter = diameter;

        Perimeter = Math.PI * diameter;
        if (double.IsInfinity(Perimeter))
        {
            throw new OverflowException("Perimeter has overflowed.");
        }
    }

    double Diameter { get; }
    double Perimeter { get; }
}

(C#) 我应该在计算中防范 Infinity/-Infinity 吗？ IE。抛出溢出异常？

(C#) Should I Guard Against Infinity/-Infinity in my calculations? I.e. Throw an Overflow Exception?

c#

.net

.net-core

floating-point-exceptions

None 以上可能很重要

对无限值抛出异常是一种设计选择

如果你打算失败，早点失败