捕获安静NaN

Question

我有一个应用程序，在其中一些组件偶尔会在大型数据流中插入qNaN，这将使整个处理失效（对包含单个qNaN的向量进行FFT会导致所有输出为qNaN）。现在我想在其中捕捉该组件，并找出它为什么这样做。

为此，我需要在调试期间使所有NaN值都是信号类型。在使用执行32位代码的x64 CPU的情况下，是否有方法可以做到这一点？

- Simon Richter

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不完全是重复，但有很多细节。https://dev59.com/YHRB5IYBdhLWcg3wn4YL - user7116

另一个有详细信息的问题：https://dev59.com/LnE95IYBdhLWcg3wlu4g - user7116

相关：我能让gcc在运行时告诉我计算结果为NaN或inf吗？ - legends2k

可能是重复的问题：如何在C++中跟踪NaN。 - legends2k

Answer 1

如果您想在调试期间将所有NaN、溢出和零除法设置为信号，请注意以下方法。

对于gcc：

#include <fenv.h>

#ifndef NDEBUG
feenableexcept(FE_DIVBYZERO | FE_INVALID | FE_OVERFLOW);
#endif

对于Visual Studio（未经测试）：

#include <float.h>

#ifndef NDEBUG
_clearfp();
_controlfp(_controlfp(0, 0) & ~(_EM_INVALID | _EM_ZERODIVIDE | _EM_OVERFLOW),
           _MCW_EM);
#endif

参考资料：Microsoft, gcc。

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这些函数可以捕获由浮点操作（溢出、零除、无效操作）产生的NaN，或被用作某些浮点操作输入的sNaN。它们无法捕获用作浮点操作输入的qNaN。对于这样的qNaN，唯一的方法就是逐个检查每个值（请参见Luchian Grigore的答案）。

因此，如果插入qNaN的组件与您要捕获的程序在同一个程序中，或者如果该组件在单独的程序中，但您拥有其源代码，请使用feenableexcept()/_controlfp()启用FP异常。否则，请使用isnan()（C++11）或x != x检查传入数据流中的每个值。

- Evgeny Kluev

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你把这个放在实现文件里吗？ - Luchian Grigore

@LuchianGrigore，是的，只需从main()中调用此函数即可。 - Evgeny Kluev

嗯，仍然没有出现异常，但是我接受了它，因为它让我在调试方面走上了正确的轨道。 - Simon Richter

如果你真的需要一个异常，有一种方法。但非常缓慢和复杂。你可以编写驱动程序（内核模块），在“CR0”控制寄存器中设置“EM”标志，并在每个FP操作上获取异常。然后检查qNaN并在内核模式下执行操作。 - Evgeny Kluev

或者您可以尝试修补387仿真代码以简化此任务。 - Evgeny Kluev

Answer 2

我怀疑没有一种方法可以在整个内存中设置数据断点来捕获所有的NaN。

我会寻找插入到vector中的代码，并在那里测试是否为NaN：

if ( x != x )
    assert(!"NaN detected");

- Luchian Grigore

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你为什么没有将条件放在 assert 语句中呢？ - Lightness Races in Orbit

@LightnessRacesinOrbit 我确实考虑过这个问题，但是像这样对于未经训练的人来说更易读。 - Luchian Grigore

这是一个宝贵的机会来训练你的眼力。 - John McFarlane