stm32在mdk编程时使用c语言如何判断一个浮点数是不是nan

原创于 2026-01-08 17:15:22 发布 · 119 阅读

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#浮点数 #nan

在STM32的MDK（Keil）环境中，判断浮点数是否为NaN有以下几种方法：

1. 使用C标准库的`isnan()`函数（推荐）

#include <math.h>

float f = 0.0f / 0.0f;  // 产生NaN

if (isnan(f)) {
    printf("f is NaN\n");
}

2. 手动实现判断逻辑

#include <stdint.h>

// 判断单精度浮点数是否为NaN
int is_float_nan(float f) {
    uint32_t bits = *(uint32_t*)&f;
    
    // IEEE 754 单精度浮点数格式：
    // 符号位(1位) | 指数位(8位) | 尾数位(23位)
    // NaN条件：指数全为1，尾数非0
    uint32_t exponent = (bits >> 23) & 0xFF;
    uint32_t mantissa = bits & 0x7FFFFF;
    
    return (exponent == 0xFF) && (mantissa != 0);
}

// 判断双精度浮点数是否为NaN
int is_double_nan(double d) {
    uint64_t bits = *(uint64_t*)&d;
    
    // IEEE 754 双精度浮点数格式：
    // 符号位(1位) | 指数位(11位) | 尾数位(52位)
    uint64_t exponent = (bits >> 52) & 0x7FF;
    uint64_t mantissa = bits & 0xFFFFFFFFFFFFFULL;
    
    return (exponent == 0x7FF) && (mantissa != 0);
}

3. 利用NaN的特性：NaN != NaN

int is_nan_simple(float f) {
    // 根据IEEE 754标准，NaN与自身比较不相等
    return (f != f);
}

4. 完整的实用函数

#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>

typedef union {
    float f;
    uint32_t u;
} FloatUnion;

bool is_nan(float value) {
    FloatUnion fu = { .f = value };
    
    // 提取指数和尾数
    uint32_t exp = (fu.u >> 23) & 0xFF;
    uint32_t frac = fu.u & 0x7FFFFF;
    
    // NaN: 指数全为1(255)，尾数非0
    // 无穷大: 指数全为1，尾数为0
    return (exp == 0xFF) && (frac != 0);
}

bool is_infinity(float value) {
    FloatUnion fu = { .f = value };
    
    uint32_t exp = (fu.u >> 23) & 0xFF;
    uint32_t frac = fu.u & 0x7FFFFF;
    
    // 无穷大: 指数全为1，尾数为0
    return (exp == 0xFF) && (frac == 0);
}

5. 在MDK中的配置注意事项

# 在Keil工程中需要：
# 1. 包含math.h头文件
# 2. 可能需要启用浮点支持

# 链接数学库（如果使用isnan()）
# 在Linker选项中添加：-lm

6. 示例使用

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

void check_float(float f) {
    if (isnan(f)) {
        printf("Value is NaN\n");
    } else if (isinf(f)) {
        printf("Value is Infinity\n");
    } else {
        printf("Value is normal: %f\n", f);
    }
}

int main(void) {
    float nan_val = 0.0f / 0.0f;
    float inf_val = 1.0f / 0.0f;
    float normal_val = 3.14159f;
    
    check_float(nan_val);    // NaN
    check_float(inf_val);    // Infinity
    check_float(normal_val); // 正常值
    
    return 0;
}

7. 处理特殊情况

// 同时检查NaN和无穷大
void handle_special_float(float f) {
    if (isnan(f)) {
        // NaN处理逻辑
        printf("NaN detected\n");
    } else if (!isfinite(f)) {
        // 无穷大处理逻辑
        printf("Infinity detected\n");
    } else {
        // 正常数值处理
        // 可以使用fpclassify获取更详细的分类
        int cls = fpclassify(f);
        switch(cls) {
            case FP_NORMAL:    // 正规数
            case FP_SUBNORMAL: // 非正规数
            case FP_ZERO:      // 零
                // 处理逻辑
                break;
        }
    }
}