浮点数的三向比较

Question

给定一对浮点数，执行三向比较的最佳方法是什么，即 return 负数、零或正数，具体取决于第一个数字是否小于，等于或大于第二个数字？

Perl、Java 和 C++20 等一些语言内置了这个运算符，或者在标准库中。但是，我问的是如何在普通 C 中执行此操作。

如果输入是整数，编写一对双向比较将是一件简单的事情。但相比之下，由于 NaN 的特殊行为，浮点输入更加复杂。考虑到这一点，正确的做法是什么？

Answer 1

Returns -1、0、1 表示小于、等于和大于，加上一些其他值表示不可比较：

#include <math.h>

int cmp(double a, double b) {
    if (isunordered(a, b)) {
        /* at least one NaN, return whatever you feel is appropriate */
        return 42;
    }
    return (a>b) - (a<b);
}

如果您想与 epsilon 进行模糊比较，请随意使 < 和 > 稍微复杂一些...

Answer 2

What's the appropriate way to do it, taking that (NAN) into account?

Return 允许 4 个不同 returns 值的 FP 类型：-1.0、0.0、1.0、NAN。

下面还有 returns -0.0 在 select 个案例中涉及 -0.0.

#include <math.h>

double fcmp(double a, double b) {
  if (isunordered(a, b)) return NAN;
  if (a > b) return 1.0; 
  if (a < b) return -1.0; 
  return a - b;
}

我什至会考虑传播 a 或 b 时 NAN 以维护 NAN 负载。可能存在许多不同的非 a 数。

double fcmp(double a, double b) {
  if (isnan(a)) return a;
  if (isnan(b)) return b;
  ...
}

但让我们看一下用于排序的 3 向 qsort()。问题是将 NAN 放在哪里？一个共同的目标是将它们放在列表的最后 - 即所有 NAN 都比其他的大。为此，我们需要一致比较，即使两个操作数都是具有不同有效负载的 NAN。

// All NAN considered greater than others
// return 0, a positive or negative int.
int fcmp_for_qsort(const void *ap, const void *bp) {
  double a = *(const double *) ap;
  double b = *(const double *) bp;
  if (isnan(a)) {
    if (isnan(b)) {
      return 0;
    }
    return 1;
  }
  if (isnan(b)) -1;
  return (a > b) - (a < b);
}

浮点数的三向比较

3-way comparison of floating-point numbers

c

floating-point

comparison-operators