将（n个第一个字节）无符号字符指针转换为浮点数和双精度C++

Posted 2023-02-17

【中文标题】将（n个第一个字节）无符号字符指针转换为浮点数和双精度C++

【英文标题】：convert (n first bytes of) unsigned char pointer to float and double c++

【发布时间】：2018-09-19 16:20:55

【问题描述】：

考虑以下 c++ 代码：

unsigned char* data = readData(..);        //Let say data consist of 12 characters
unsigned int dataSize = getDataSize(...);  //the size in byte of the data is also known (let say 12 bytes)

struct Position 

   float pos_x;    //remember that float is 4 bytes
   double pos_y;   //remember that double is 8 bytes

现在我想用数据填充位置变量/实例。

Position pos;
pos.pos_x = ?   //data[0:4[ The first 4 bytes of data should be set to pos_x, since pos_x is of type float which is 4 bytes
pos.pos_x = ?   //data[4:12[ The remaining 8 bytes of data should be set to pos_y which is of type double (8 bytes)

我知道在data 中，第一个字节对应于pos_x，其余字节对应于pos_y。这意味着应该使用数据的第 4 个字节/字符来填充 pos_x，剩余的 8 个字节填充 pos_y，但我不知道该怎么做。 任何的想法？谢谢。 ps：我只限于c++11

【问题讨论】：

看看atof()/ atod。

@πάνταῥεῖ：不，他的数据以二进制形式存储，这些函数对文本进行操作。

memcpy 是您的问题的解决方案，如果来自 readData 的字节顺序与您的处理器本机字节顺序匹配。如果没有，您可以交换字节然后memcpy。

@BenVoigt 只需为此创建 net_to_host_memcpy 函数并以成员方式应用它。忘记交换字节。

@MaximEgorushkin：不行，因为你不知道有多少字节是倒序的。 （因此有单独的 htons 和 htonl 函数，而不仅仅是通用的“全部交换”）

【参考方案1】：

您可以使用普通的memcpy 作为另一个答案的建议。我建议将 memcpy 打包到一个函数中，该函数还可以为您进行错误检查，以实现最方便和类型安全的使用。

例子：

#include <cstring>
#include <stdexcept>
#include <type_traits>

struct ByteStreamReader 
    unsigned char const* begin;
    unsigned char const* const end;

    template<class T>
    operator T() 
        static_assert(std::is_trivially_copyable<T>::value, 
            "The type you are using cannot be safely copied from bytes.");
        if(end - begin < static_cast<decltype(end - begin)>(sizeof(T)))
            throw std::runtime_error("ByteStreamReader");
        T t;
        std::memcpy(&t, begin, sizeof t);
        begin += sizeof t;
        return t;
    
;

struct Position 
   float pos_x;
   double pos_y;
;

int main() 
    unsigned char data[12] = ;
    unsigned dataSize = sizeof data;

    ByteStreamReader readerdata, data + dataSize;

    Position p;
    p.pos_x = reader;
    p.pos_y = reader;

【讨论】：

一个迂腐的注解：memcpy 不能保证在全局命名空间中声明，除非您包含 <string.h>。 <cstring> 仅保证声明 std::memcpy。

@user2079303 点数。

您对转换运算符的使用有点危险。它实际上并没有将阅读器“转换”为数据。我可能对从具有&& 限制的名称的函数返回的临时对象执行此操作，但是在某些永久对象上？另外，你应该 static_assert 被复制的对象是合法的，通过 memcpy 创建。

static_assert( std::is_trivially_copyable<T>::value, "The type you are using cannot be safely copied from bytes." )

@Yakk-AdamNevraumont 不错。

【参考方案2】：

您可以做的一件事是逐字节复制数据。有一个标准函数可以做到这一点：std::memcpy。示例用法：

assert(sizeof pos.pos_x == 4);
std::memcpy(&pos.pos_x, data, 4);
assert(sizeof pos.pos_y == 8);
std::memcpy(&pos.pos_y, data + 4, 8);

请注意，仅当数据与 CPU 使用的表示形式相同时，简单地复制数据才有效。了解不同的处理器使用不同的表示。因此，例如，如果您的readData 通过网络接收数据，则简单的副本不是一个好主意。在这种情况下，您至少要做的是将数据的字节序转换为本地字节序（可能来自大字节序，通常用作网络字节序）。从一种浮点表示转换为另一种表示要复杂得多，但幸运的是 IEE-754 相当普遍。

【讨论】：

您没有解释如何正确应用memcpy。由于sizeof(Position) == 16 和dataSize 是12。Position 中有填充

@MaximEgorushkin：可能有也可能没有填充，sizeof 可能是也可能不是16。为了便携性，最好正确处理填充。但最好不要对大小做出假设。

@MaximEgorushkin 我添加了一个例子。

@user2079303 非常感谢。我希望可以接受多个答案。因为你的回答也很好