为什么两个不确定值的浮点数无法直接比较是否相等

C语言贴吧看到的：



首先，为了让代码清楚一点，把楼主耍小聪明的伎俩去掉：



程序运行的结果是执行了if (a != a) 语句块的内容。

a = a / a 没什么好奇怪的，关于执行的结果我开始是这么认为的：
a = a / a 完了之后a 的值是NaN，表示不是任何数（后来我发现，对于大多数环境来说，这个没有定死）。
NaN 的32 位精度储存是这样的：
符号位：可以为0 或者1
指数域：0xFF
尾数域：Non zero
而IEEE 754明确规定（摘自维基百科）：
比较运算. IEEE754定义了特殊情况： -inf = -inf, inf = inf and x ≠ NaN for any x (including NaN).
这样NaN 自然不等于NaN。

我把这个问题放到了群里：



群里的楼兰君如是说，我又很相信楼兰君，就到处查了一下：
程序执行了if (a != 1) 语句块的内容，不是完全和我想的一样 NaN != NaN
因为计算机没法对浮点型数进行精确的储存，所以对不确定值浮点数使用 == 和 != 运算符都是根本性错误的。
比较一个不确定浮点数有一种办法，就是做减法之后和某一个足够小的值取绝对值做大小比较，如果小于该值，那么就可以认为两个浮点数是相等的。
例如
if (fabs (floatNumber1 - floatNumber2) < 0.0000001) {
/* other code */

}

为什么这里说“不确定的浮点数”呢？你可以运行下面的代码：

#include <stdio.h>

int
main (void) {

printf ("0.2+0.1-0.1");
if (0.2+0.1-0.1 < 0.2) {
printf (" < ");
} else if (0.2+0.1-0.1 > 0.2) {
printf (" > ");
} else {
printf (" == ");
}
printf ("0.2");

getchar ();
return 0;
}

我在Windows 7 用gcc 编译的结果：



然后你再试试这段代码少年，只是修改了一些数值而已：

#include <stdio.h>

int
main (void) {

printf ("0.5+0.125-0.125");
if (0.5+0.125-0.125 < 0.5) {
printf (" < ");
} else if (0.5+0.125-0.125 > 0.5) {
printf (" > ");
} else {
printf (" == ");
}
printf ("0.5");

getchar ();
return 0;
}

相同的环境，我的结果是：



为什么都是看起来相同的数值，两段程序的结果就是不一样呢？
我们日常使用的是十进制，而计算机内部使用了二进制，十进制用二进制表示的时候，向上取整是一个不可避免的问题，我们看到的0.1 和 0.2 实际上是被向上取整的结果，而0.125 和 0.5 则是确定的数值，不会向上取整，所以输出了等于。

让我们看看具体的情况：
一个浮点数 根据IEEE 754 标准，是如下图存放的（约定俗成右边为低位）：
32位的情况：



64位的情况：



NND昨天晚上突然断网了，垃圾学校垃圾网络。
昨晚打了一晚上雷，真害怕我的本本被劈死，幸好学校的网络没有悲剧。
接着说，这里只说32位的：
符号位复位代表正，置位就是负。
指数域是用移码表示的,这里会有一个127的偏移量,例如指数是2，那么指数域的值就是127+2 = 129。指数是-1，指数域的值就是127-1 = 126。
尾数域全是小数点之后的数，但是默认省略了一个最高位的1，如果尾数位全是0，其实是 1 0 0 0 ... 0
下面用乘2取整把 0.125 换成浮点数表示：
A. 0.125 x 2 = 0.25，取整数部分0，小数部分为0.25
B. 0.25 x 2 = 0.5，取整数部分0，小数部分为0.5
C. 0.5 x 2 = 1.0，取整数部分1，小数部分为0，结束
D. 从第一位开始读数，直到最后一位，得出 0.5 的二进制是0.001b
这时候就可以按照上面的浮点数结构把0.0001b 写成浮点数了，这里有个重要的问题：0.5 写成二进制是确定的值，相应浮点数也是确定的。

为什么这么说呢，你可以用上面的方法把 0.2 化成二进制格式，你会发现一个问题：小数部分无法取到0，算法无法停止，而浮点数的位是有限的，那么只能保存一个近似的数值。这里的方法和十进制的四舍五入差不多，这里是零舍一入。既然0.2 是有取整情况存在的，那么0.1 也必然是要取整的。0.5 只需要用脚趾头想一下就知道，这玩意是可以确定的。
第一个程序的两个浮点数全部都是无法确定的，只能给出近似值，而第二个程序的两个浮点数全部是可以确定的，当然会得到如图片所示的结果。
所以和楼兰说的一样，对不确定值的浮点数直接比较是否相等根本就是错误的。

当然不是说楼主的代码有问题，目前已知的环境， a /= a 的结果有两种：NaN == a 或者 0.0 == a，这都是可以直接比较的。