KotlinのDouble型
はじめに
本記事ではKotlinのDouble型の仕様に関して確認したことをまとめます．
等価演算子
import kotlin.Double.Companion.NaN
fun main() {
println(NaN == NaN) // false
println(NaN != NaN) // true
println(NaN as Any == NaN) // true
println(NaN as Any != NaN) // false
println(0.0 == -0.0) // true
println(0.0 as Any == -0.0) // false
}
Kotlinの等価演算子は両辺が静的にDouble型であるときはIEEE 754に従います．
そのため，NaN == NaNはfalseとなります．
また，NaN != NaNはtrueとなります．
しかし，NaN as Any == NaNは左辺がAny型であるため，equalsメソッドによってtrueとなります．
また，NaN as Any != NaNは左辺がAny型であるため，falseとなります．
同様に，0.0 == -0.0はIEEE 754に従ってtrueとなりますが，0.0 as Any == -0.0はequalsメソッドによってfalseとなります．
関係演算子
import kotlin.Double.Companion.NEGATIVE_INFINITY as nInf
import kotlin.Double.Companion.POSITIVE_INFINITY as pInf
import kotlin.Double.Companion.NaN
fun main() {
println(NaN < NaN) // false
println(NaN > NaN) // false
println(NaN < pInf) // false
println(NaN > pInf) // false
println(NaN < nInf) // false
println(NaN > nInf) // false
println(NaN <= NaN) // false
println(NaN as Comparable<Double> <= NaN) // true
println(-0.0 < 0.0) // false
println(-0.0 as Comparable<Double> < 0.0) // true
}
Kotlinの関係演算子は両辺が静的にDouble型であるときはIEEE 754に従います．
そのため，右辺または左辺がNaNであるときは，関係演算子の結果はfalseとなります．
また，-0.0 < 0.0はfalseとなります．
しかし，NaN as Comparable<Double> <= NaNは左辺がComparable<Double>型であるため，compareToメソッドを用いて判定され，結果はtrueとなります．
同様に，-0.0 as Comparable<Double> < 0.0は左辺がComparable<Double>型であるため，compareToメソッドを用いて判定され，結果はtrueとなります．
四則演算
import kotlin.Double.Companion.NEGATIVE_INFINITY as nInf
import kotlin.Double.Companion.POSITIVE_INFINITY as pInf
fun main() {
// plus
println(pInf + 1.0) // Infinity
println(nInf + 1.0) // -Infinity
println(pInf + pInf) // Infinity
println(pInf + nInf) // NaN
println(nInf + nInf) // -Infinity
// times
println(pInf * pInf) // Infinity
println(pInf * 2.0) // Infinity
println(pInf * 0.0) // NaN
println(pInf * -0.0) // NaN
println(pInf * -2.0) // -Infinity
println(pInf * nInf) // -Infinity
println(nInf * pInf) // -Infinity
println(nInf * 2.0) // -Infinity
println(nInf * 0.0) // NaN
println(nInf * -0.0) // NaN
println(nInf * -2.0) // Infinity
println(nInf * nInf) // Infinity
// minus
println(pInf - 1.0) // Infinity
println(nInf - 1.0) // -Infinity
println(pInf - pInf) // NaN
println(pInf - nInf) // Infinity
println(nInf - pInf) // -Infinity
println(nInf - nInf) // NaN
// div
println(pInf / pInf) // NaN
println(pInf / 2.0) // Infinity
println(pInf / 0.0) // Infinity
println(pInf / -0.0) // -Infinity
println(pInf / -2.0) // -Infinity
println(pInf / nInf) // NaN
println(pInf / pInf) // NaN
println(2.0 / pInf) // 0.0
println(0.0 / pInf) // 0.0
println(-0.0 / pInf) // -0.0
println(-2.0 / pInf) // -0.0
println(nInf / pInf) // NaN
println(pInf / nInf) // NaN
println(2.0 / nInf) // -0.0
println(0.0 / nInf) // -0.0
println(-0.0 / nInf) // 0.0
println(-2.0 / nInf) // 0.0
println(nInf / nInf) // NaN
}
KotlinのDouble型の演算でオーバーフローが発生する場合は演算の結果はInfinityとなります．
アンダーフローが発生する場合は演算の結果は-Infinityとなります．
また，Int型の除算と異なり，Double型の除算では割る数が0.0であっても例外が発生しません．
pow
import kotlin.math.pow
import kotlin.Double.Companion.NEGATIVE_INFINITY as nInf
import kotlin.Double.Companion.POSITIVE_INFINITY as pInf
import kotlin.Double.Companion.NaN
fun main() {
// a^0.0 == 1.0
println(0.0.pow(0.0)) // 1.0
println(NaN.pow(0.0)) // 1.0
println(pInf.pow(0.0)) // 1.0
println(nInf.pow(0.0)) // 1.0
// a^1.0 == a
println(0.0.pow(1.0)) // 0.0
println(NaN.pow(1.0)) // NaN
println(pInf.pow(1.0)) // Infinity
println(nInf.pow(1.0)) // -Infinity
// a^Infinity
println(pInf.pow(pInf)) // Infinity
println(2.0.pow(pInf)) // Infinity
println(1.0.pow(pInf)) // NaN
println(0.5.pow(pInf)) // 0.0
println(0.0.pow(pInf)) // 0.0
println((-0.0).pow(pInf)) // 0.0
println((-0.5).pow(pInf)) // 0.0
println((-1.0).pow(pInf)) // NaN
println((-2.0).pow(pInf)) // Infinity
println(nInf.pow(pInf)) // Infinity
// a^-Infinity
println(pInf.pow(nInf)) // 0.0
println(2.0.pow(nInf)) // 0.0
println(1.0.pow(nInf)) // NaN
println(0.5.pow(nInf)) // Infinity
println(0.0.pow(nInf)) // Infinity
println((-0.0).pow(nInf)) // Infinity
println((-0.5).pow(nInf)) // Infinity
println((-1.0).pow(nInf)) // NaN
println((-2.0).pow(nInf)) // 0.0
println(nInf.pow(nInf)) // 0.0
// a^b (a < 0.0)
println((-2.0).pow(2.0)) // 4.0
println((-2.0).pow(2.5)) // NaN
println((-2.0).pow(3.0)) // -8.0
}
NaN.pow(0.0)はNaNではなく1.0，1.0.pow(pInf)および1.0.pow(nInf)は1.0ではなくNaN，(-2.0).pow(pInf)，nInf.pow(pInf)および(-0.5).pow(nInf)はNaNではなくInfinity，pInf.pow(nInf)はNaNではなく0.0となりました．
これらはJavaのMath.powの規定に合致するものですが私の直感に反するものだったため気をつけなければいけないと感じました．
log
import kotlin.math.log
import kotlin.Double.Companion.NEGATIVE_INFINITY as nInf
import kotlin.Double.Companion.POSITIVE_INFINITY as pInf
fun main() {
println(log(pInf, pInf)) // NaN
println(log(2.0, pInf)) // 0.0
println(log(1.0, pInf)) // 0.0
println(log(0.5, pInf)) // -0.0
println(log(0.0, pInf)) // NaN
println(log(-0.0, pInf)) // NaN
println(log(pInf, 2.0)) // Infinity
println(log(2.0, 2.0)) // 1.0
println(log(1.0, 2.0)) // 0.0
println(log(0.5, 2.0)) // -1.0
println(log(0.0, 2.0)) // -Infinity
println(log(-0.0, 2.0)) // -Infinity
println(log(pInf, 0.5)) // -Infinity
println(log(2.0, 0.5)) // -1.0
println(log(1.0, 0.5)) // -0.0
println(log(0.5, 0.5)) // 1.0
println(log(0.0, 0.5)) // Infinity
println(log(-0.0, 0.5)) // Infinity
}
Kotlinのlogに関して，特に気になる結果はありませんでした．
