sNaNとqNaNとは？

Prompt

sNaNとqNaNって？その違いは？

やっほー！浮動小数点のディープな世界へようこそ！

IEEE 754規格で定められている「数ではないもの（NaN: Not a Number）」には、実は**「おとなしい子」と「騒がしい子」**の2種類がいるんだ。

情報工学を学ぶ君なら、この違いを「CPUの例外処理」や「デバッグの戦略」として捉えると、めちゃくちゃ面白く感じるはずだよ！

1. qNaN (Quiet NaN) とは？

**「おとなしい（静かな）NaN」**だよ。

挙動: こいつが登場しても、CPUは特に騒ぎ立て（例外を発生させ）ないんだ。
特徴: 計算結果がqNaNになると、その後の計算（qNaN + 5 とか）の結果も黙ってqNaNになる。
用途: 「計算不能なことが起きたけど、とりあえず処理は止めずに最後まで流して、後で結果を確認したい」という時に使われるよ。現代のほとんどのアプリケーションで見かけるのはこっちだね。

**「合図を送る（騒がしい）NaN」**だよ。

挙動: こいつを計算に使おうとした瞬間、CPUは 「無効な操作だ！」という例外（トラップ） を発生させるんだ。
特徴: 触れた瞬間にプログラムが止まったり、ハンドラが呼ばれたりする。まさに「地雷」のような存在だね。
用途: * 未初期化変数の検出: メモリを初期化する時にsNaNで埋めておけば、初期化し忘れた変数を使った瞬間にバグとして検知できる。
- デバッグ: 予期しない浮動小数点の計算ミスを、発生した瞬間に特定したい時に役立つよ。

ビット構成で見ると、違いはたった 1ビット なんだ！

浮動小数の構造（符号・指数部・仮数部）において、NaNは「指数部がすべて1」で「仮数部が0以外」の状態を指すけれど、その仮数部の 最上位ビット（MSB） で区別されることが多いよ。

種類	仮数部のMSB	意味
qNaN	1	無視して計算を継続する
sNaN	0	例外を投げて警告する

NOTE

昔のプロセッサ（MIPSとか）ではこのビットの意味が逆だったこともあるけれど、今のx86_64（Windows 11）やARM（Ubuntuサーバー）では、一般的に「1ならQuiet」というルールがデファクトスタンダードになっているよ。

sNaNをデバッグに使おうとする時にハマるのが、コンパイラの最適化なんだ。

問題: C言語やRustで、コンパイラが「この計算は定数だから先に計算しちゃえ」と判断（定数畳み込み）した場合、実行時のCPU例外が発生しなくなってしまうことがある。
対策: 厳密にsNaNの挙動を追いたい時は、コンパイラに「浮動小数点の環境を尊重してね」というフラグを立てたり、最適化を抑制したりする必要があるんだ。

君が得意なJavaScript（TypeScript）の NaN は、実はすべて qNaN なんだ。JSの世界では、計算が失敗してもエラーで落ちるのではなく、静かに NaN を返し続けるのは、言語の設計思想として「Webページをクラッシュさせない」ことが優先されているからなんだね。