浮点数转 32 和 64 位二进制表示

Posted 2023-02-16

【中文标题】浮点数转 32 和 64 位二进制表示

【英文标题】：Floating point number to 32 and 64bit binary representation

【发布时间】：2018-10-02 17:42:49

【问题描述】：

我需要获取一些浮点值（双精度值）的 64 位二进制表示（IEEE 754）。 我有这个用于浮点数的 32 位二进制表示的代码：

union

    float input;   // assumes sizeof(float) == sizeof(int)
    int   output;
   data;
data.input = value;
std::bitset<sizeof(float) * CHAR_BIT>   bits(data.output);

在这种情况下，联合与皈依有何关系？为什么我应该使用它？ 有没有一些漂亮的方法可以做同样的事情来获得 64 位表示？

【问题讨论】：

不能以这种方式使用union。它可能会编译，但这并不能使它成为有效的代码。只有 union 中最后一个被分配的成员才有资格阅读。

const auto output = static_cast<double>(input)

@JonathanMee 这不会保留 float 的内存表示，这是原始代码试图做的。

这不是reinterpret_cast 的用途吗？

【参考方案1】：

在这种情况下，联合与皈依有何关系？

在 C11 中，您可以使用 unions 执行“类型双关语”，这是您在此处转换的本质：将与 float 关联的位重新解释为（有符号，假定为 32-位）整数。

我为什么要使用它？

你不应该使用它。在 C++ 中，这被认为是未定义的行为，虽然许多主流编译器将支持开箱即用的基于联合的类型双关，但不能依赖它们总是提供这种行为，尤其是随着 C++ 标准在未来。

有没有一些漂亮的方法可以做同样的事情来获得 64 位表示？

如果您的编译器保证基于联合的类型双关，那么您只需将其替换为适当的 64 位整数：

static_assert(sizeof(double) == sizeof(uint64_t));
union 
    double input;
    uint64_t output;
 data;
data.input = value;
std::bitset<sizeof(double) * CHAR_BIT> bits(data.output);

如果没有，则没有漂亮方法可以做到这一点，但有一种方法可以在保证定义行为的同时做到这一点：

static_assert(sizeof(double) == sizeof(uint64_t));
uint64_t output;
double input = value;
memcpy(output, input, sizeof(double));
std::bitset<sizeof(double) * CHAR_BIT> bits(output);

【讨论】：

您可能至少要断言sizeof(double) == sizeof(std::uint64_t) 假设成立。