计算机会尝试除以零吗？

我们都知道0/0是Undefined如果我是把它变成一个计算器返回一个错误，如果我是创建一个程序（在C至少）操作系统将终止它，当我试图除以零。

但是我一直想知道的是，计算机是否试图除以零，或者它只是具有“内置保护”，这样当它“看到” 0/0时甚至在尝试计算之前就返回错误？

CPU具有内置检测功能。大多数指令集体系结构都指定CPU将捕获到一个异常处理程序，以将整数除以零（我不关心除数是否为零）。

零除数的检查可能与尝试进行除法的操作在硬件中并行发生，但是，对有问题的条件的检测实际上会取消除法并捕获陷阱，因此我们无法真正确定是否有一部分它是否尝试了分裂。

（硬件通常是这样工作的，并行执行多项操作，然后选择合适的结果，因为这样每个操作都可以立即开始，而无需序列化选择合适的操作。）

当打开溢出检测功能时，也将使用相同的异常捕获机制，通常使用不同的add / sub / mul指令（或这些指令上的标志）来请求该机制。

浮点除法还内置了零除法检测功能，但是返回一个不同的值（IEEE 754指定NaN），而不是捕获到异常处理程序。

假设地说，如果CPU忽略了任何试图除以零的检测，则问题可能包括：

• 挂起CPU（例如在inf。循环中）-如果CPU使用一种算法进行除法，该方法在分子小于除数（绝对值）时停止，则可能会发生这种情况。像这样的挂起将导致CPU崩溃。
• 如果CPU使用计数器以最大可能的除法步数终止除法（例如，在32位计算机上为31或32），则为（可能是可预测的）无用答案。

这取决于语言，编译器，使用的是整数还是浮点数，等等。

对于浮点数，大多数实现使用IEEE 754标准，其中很好地定义了除以0。0/0给出NaN（非数字）的明确定义的结果，而x≠0的x / 0给出+ Infinity或-Infinity，具体取决于x的符号。

在像C，C ++等语言中，被零除会调用未定义的行为。因此，根据语言定义，任何事情都可能发生。尤其是您不想发生的事情。就像编写代码时一切正常，当客户使用代码时销毁数据一样。因此，从语言角度来看，不要这样做。某些语言可确保您的应用程序崩溃。如何实现这取决于他们。对于这些语言，除以零将崩溃。

许多处理器具有某种内置的“除法”指令，具体取决于处理器的行为。在Intel 32位和64位处理器上，当您尝试除以零时，“除法”指令将使应用程序崩溃。其他处理器的行为可能有所不同。

如果编译器在执行某些代码时检测到将被零除，并且编译器对其用户友好，则它可能会向您发出警告，并生成内置的“除”指令，从而使行为为相同。

似乎您想知道如果有人制造的CPU在除法之前未明确检查零的情况会发生什么。将会发生什么完全取决于该部门的实施。在不赘述的情况下，一种实现将产生设置了所有位的结果，例如16位CPU上的65535。另一个可能挂断电话。

但是我一直想知道的是，计算机是否试图除以零，或者它只是具有“内置保护”，这样当它“看到” 0/0时，甚至在尝试计算之前都会返回错误？

由于x/0没有意义，所以计算机必须始终检查除以零。这里有一个问题：程序员希望进行计算(a+b)/c而不必费心检查该计算是否有意义。对于由CPU +数字类型+操作系统+语言除以0的幕后反应是要么做得太激烈（例如使程序崩溃），要么做得过分良性（例如，创建一个不使之成为零的值）。 （例如IEEE浮点数NaN，即不是数字的数字）。

在通常的情况下，程序员应该知道是否(a+b)/c有意义。在这种情况下，没有理由检查是否被零除。如果确实发生了被零除的情况，并且如果机器语言+实现语言+数据类型+操作系统对此做出的响应是使程序崩溃，则可以。如果响应是创建一个可能最终污染程序中每个数字的值，那也是可以的。

在高可靠性计算领域，“大刀阔斧”或“过度良性”都不是正确的选择。这些默认响应可能会杀死患者，使客机坠毁或在错误的地方炸弹爆炸。在高可靠性环境中，编写(a+b)/c代码的程序员会在代码审查期间被处死，或者在现代，可能会通过检查Verboten构造的工具自动将其处死。在这种环境下，该程序员应该改写一些类似的东西div(add(a,b),c)（可能还需要检查错误状态）。在引擎盖下，div（以及add）函数/宏可防止被零除（或的情况下溢出add）。保护所需要的是非常特定于实现的。

我们现在知道x/0，并0/0没有明确的答案。如果0/0仍然尝试进行计算会怎样？

在现代系统上，计算被传递到CPU内的MPU，并被标记为非法操作，返回NaN。

在更老的系统上，例如80年代没有片上划分的家用计算机，计算是通过运行的任何软件完成的。有几种可能的选择：

• 减去越来越小的除数副本，直到值达到零，并跟踪减去的大小副本
  • 如果它在第一次减法之前检查零，它将迅速退出，结果将是 0
  • 如果假设它必须至少能够减去一次，则结果将是 1
• 计算两个数字的对数，将它们相减并将e增大为结果的幂。与上述减法相比效率很低，但在数学上有效
  • 尝试计算时可能会发生溢出，log(0)并且该软件将使用其错误处理例程或崩溃
  • 该软件可能会假设可以以固定的步数计算所有对数，并返回一个很大但不正确的值。由于两个对数相同，所以差为0和e ⁰ = 1，结果为1

换句话说，将取决于实现方式，并且将可能编写出能够为每个值产生正确且可预测的结果的软件，但是0/0尽管如此，看起来似乎有些奇怪的值仍然是内部一致的。