按位浮点到 Int

Posted 2023-02-17

【中文标题】按位浮点到 Int

【英文标题】：Bitwise Float To Int

【发布时间】：2011-09-13 03:49:42

【问题描述】：

我正在尝试找出算法，但我从谷歌得到的只是通过强制转换来实现。我需要知道细节。

那么如果我们有一个浮点 x 并且想要返回它的二进制表示，我们需要做什么？

我知道如果浮点数为 NaN 或无穷大，我们需要返回浮点数，否则步骤是什么？

编辑

该函数接受一个无符号整数，就像它是一个浮点数一样使用，然后返回数字代表的整数。我不能使用强制转换，只能使用条件和位运算符。

【问题讨论】：

“二进制表示”是什么意思？像 2.25 写成 10.01，还是浮点数的内部表示？内部表示通常采用 IEEE 格式，即值为 1.[mantissa]^(exponent)，并且仅存储尾数和指数。您可以通过将内存复制到 int（或使用联合）并打印 int 来获得实际的 1 和 0。

@Adam，这可能只是您的一个小术语错误，但是将 float 转换为 int “只是”会截断数字的实部。您需要一些（相当简洁的）指针魔术来获得浮点数的位模式。我同意其他一切。

见***.com/questions/2376915/…

关于您的编辑... 这并不总是可能的，因为浮点数可能不是整数。你能澄清一下吗？

如果它不是整数，我假设它是 NaN 或无穷大。在那种情况下，我会返回一个特殊的序列。

【参考方案1】：

或者，使用联合：

typedef union 

    float f_;
    int   i_;
 FloatBits;

FloatBits fb;

fb.f_ = 1.5;

然后fb.i_ 包含映射到int 的浮点数以允许提取位。同样，关于类型大小的常见假设 - 您可以使用 sizeof 验证这些。

使用这种方法，您可以直接设置fb.i_ 中的位，然后将它们映射回float。

【讨论】：

我不能使用语言结构。我可能需要一个while循环或其他东西，但无法弄清楚......

尽管大多数编译器都按照您的描述进行操作，但这种访问在技术上是 undefined behavior。

@Mark Elliot：在标准的最新版本中，这不是未定义的行为，而是给出了实现定义的值。这是获取浮点数位模式的推荐方法。另一方面，通过指针转换实现相同的技巧在技术上仍然是错误的。

@Dietrich Epp。感谢您的注意。我怀疑这个，谢谢你的确认。定义的实现就是我们所追求的。

【参考方案2】：

c 编程语言中的float 数字跟在the IEEE Standard for Floating-Point Arithmetic (IEEE 754) 后面。

您可以使用代码将float 转换为int

int i = *(int *)&f; // f is the float variable you want to convert

然后根据 IEEE 754 标准自己解读int。

【讨论】：

C 没有指定浮点格式，这取决于平台，尽管实际上几乎所有现代平台都使用 IEEE754。 (more details)

不能使用显式转换，输入是一个无符号整数，可以被视为浮点数。

@Jace 然后自己按照标准转换一下。 :-) 你应该说服自己你可以通过条件语句和位操作来实现它。

这违反了严格的别名，不推荐。请改用联合。

【参考方案3】：

要测试 32 位值是否表示 NaN（如果它是浮点数），您可以检查其无符号值是否大于无穷大的表示。

int n = 
if((n & 0x7FFFFFFF) > 0x7f800000) // is NaN

需要删除符号，因为 NaN 可以将负号位设置为 1（尽管 NaN 不是正数或负数）

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如果你想知道一个浮点数是否为 NAN，你可以使用

float f = NAN
if (f != f) // is NAN

与 Infinity 比较

float f = INFINITY;
if (f == INFINITY)

【讨论】：

请注意，编译器“可以”优化f != f。

@Matthias 仅当对于他们的目标，f != f 对于浮点 f 可以具有的所有值都是 false。对于声称提供 IEEE 754 算术（大多数）的编译器来说，情况并非如此，尽管gcc -ffast-math 是这种情况（它不声称提供 IEEE 754 算术）。

@PascalCuoq idd。对于 msvc++ /fp:fast。