如何测试负零？

Question

最初我认为

Math.Sign

是正确的方法，但经过测试后，似乎它对

-0.0

和

+0.0

的处理方式相同。

Answer 1

这是一个糟糕的黑客方法：

private static readonly long NegativeZeroBits =
    BitConverter.DoubleToInt64Bits(-0.0);

public static bool IsNegativeZero(double x)
{
    return BitConverter.DoubleToInt64Bits(x) == NegativeZeroBits;
}

基本上这是测试 -0.0 的精确位模式，但无需对其进行硬编码。

Answer 2

经过一番搜索，我终于找到了 C# 规范的第 7.7.2 节，并提出了这个解决方案。

private static bool IsNegativeZero(double x)
{
    return x == 0.0 && double.IsNegativeInfinity(1.0 / x);
}

Answer 3

负零设置了符号位。因此：

    public static bool IsNegativeZero(double value) {
        if (value != 0) return false;
        int index = BitConverter.IsLittleEndian ? 7 : 0;
        return BitConverter.GetBytes(value)[index] == 0x80;
    }

编辑：正如OP指出的，这在发布模式下不起作用。 x86 JIT 优化器认真对待 if() 语句并直接加载零，而不是加载

value。这确实更具性能。但这会导致负零丢失。需要对代码进行调整以防止出现这种情况：

    public static bool IsNegativeZero(double value) {
        int index = BitConverter.IsLittleEndian ? 7 : 0;
        if (BitConverter.GetBytes(value)[index] != 0x80) return false;
        return value == 0;
    }

顺便说一句，这是 x86 抖动的典型行为，它在优化浮点代码时不能很好地处理极端情况。 x64 抖动在这方面要好得多。尽管可以说没有比赋予负零意义更糟糕的极端情况了。预先警告。

Answer 4

x == 0 && 1 / x < 0

Answer 5

这是另一个技巧。它利用了这样一个事实，即

Equals

 上的 

struct

 将进行按位比较，而不是对其成员调用 

Equals

：

struct Negative0
{
    double val;
    public static bool Equals(double d)
    {
        return new Negative0 { val = -0d }.Equals(new Negative0 { val = d });
    }
}

Negative0.Equals(0); // false

Negative0.Equals(-0.0); // true

Answer 6

更一般地说，你可以这样做，

bool IsNegative(double value)
{
    const ulong SignBit = 0x8000000000000000;
    return ((ulong)BitConverter.DoubleToInt64Bits(value) & SignBit) == SignBit;
}

---

或者，如果您愿意，

[StructLayout(LayoutKind.Explicit)]
private struct DoubleULong
{
    [FieldOffset(0)]
    public double Double;

    [FieldOffset(0)]
    public readonly ulong ULong;
}

bool IsNegative(double value)
{
    var du = new DoubleULong { Double = value };
    return ((du.ULong >> 62) & 2) == 2;
}

后者在调试方面提供了大约 50% 的性能提升。一旦以发布模式编译并从命令行运行

没有显着差异。

我也无法使用不安全的代码来提高性能，但这可能是由于我缺乏经验。

Answer 7

我有点困惑，在坐在这里超过 13 年（在撰写本文时）之后，这个问题有所有这些优秀（并且有些复杂）的答案，但不是最“直接”（IMO）的答案：

static bool IsNegativeZero(double d) => Double.IsNegative(d) && d == 0.0; 请注意，根据 IEEE 规范，-0.0 相当于 +0.0，因此无需编写

d == -0.0

，尽管这也可以。