将C中的浮点数转换为IEEE标准

Question

我想在C中编写一个代码，它生成一个随机整数，执行简单计算，然后我试图在IEEE标准中打印该文件的值。但我无法这样做，请帮忙。

我无法用十六进制/二进制打印它，这非常重要。 如果我输入的值为fprintf，我得到这个错误expected expression before double。

int main (int argc, char *argv) { 

    int limit = 20 ; double a[limit], b[limit];    //Inputs 
    double result[limit] ; int i , k ;   //Outputs 
    printf("limit = %d", limit); double q; 


    for (i= 0 ; i< limit;i++) 
     { 
     a[i]= rand(); 
     b[i]= rand(); 
     printf ("A= %x B = %x\n",a[i],b[i]); 

     } 

    char op; 

     printf("Enter the operand used : add,subtract,multiply,divide\n"); 
    scanf ("%c", &op); switch (op) { 

    case '+': { 
      for (k= 0 ; k< limit ; k++) 
       { 

       result [k]= a[k] + b[k]; 
      printf ("result= %f\n",result[k]); 

       } 
      } 
     break; 

    case '*': { 
      for (k= 0 ; k< limit ; k++) 
       { 

       result [k]= a[k] * b[k]; 

       } 
      } 
     break; 

    case '/': { 
      for (k= 0 ; k< limit ; k++) 
       { 

       result [k]= a[k]/b[k]; 

       } 
      } 
     break; 

    case '-': { 
      for (k= 0 ; k< limit ; k++) 
       { 

       result [k]= a[k] - b[k]; 

    } 
      } 
     break; } 


    FILE *file; file = fopen("tb.txt","w"); for(k=0;k<limit;k++) { 
    fprintf (file,"%x\n 
    %x\n%x\n\n",double(a[k]),double(b[k]),double(result[k])); 

    } 


    fclose(file); /*done!*/ 
} 

Answer 1

如果你的C编译器直接支持IEEE-754浮点格式（因为CPU支持它）或完全模拟它，因此您可以将doubles简单地打印为字节。这就是x86/64平台的情况。

下面是一个例子：

#include <limits.h> 
#include <stdio.h> 
#include <string.h> 
#include <math.h> 
#include <float.h> 

void PrintDoubleAsCBytes(double d, FILE* f) 
{ 
    unsigned char a[sizeof(d)]; 
    unsigned i; 
    memcpy(a, &d, sizeof(d)); 
    for (i = 0; i < sizeof(a); i++) 
    fprintf(f, "%0*X ", (CHAR_BIT + 3)/4, a[i]); 
} 

int main(void) 
{ 
    PrintDoubleAsCBytes(0.0, stdout); puts(""); 
    PrintDoubleAsCBytes(0.5, stdout); puts(""); 
    PrintDoubleAsCBytes(1.0, stdout); puts(""); 
    PrintDoubleAsCBytes(2.0, stdout); puts(""); 
    PrintDoubleAsCBytes(-2.0, stdout); puts(""); 
    PrintDoubleAsCBytes(DBL_MIN, stdout); puts(""); 
    PrintDoubleAsCBytes(DBL_MAX, stdout); puts(""); 
    PrintDoubleAsCBytes(INFINITY, stdout); puts(""); 
#ifdef NAN 
    PrintDoubleAsCBytes(NAN, stdout); puts(""); 
#endif 
    return 0; 
} 

输出（ideone）：

00 00 00 00 00 00 00 00 
00 00 00 00 00 00 E0 3F 
00 00 00 00 00 00 F0 3F 
00 00 00 00 00 00 00 40 
00 00 00 00 00 00 00 C0 
00 00 00 00 00 00 10 00 
FF FF FF FF FF FF EF 7F 
00 00 00 00 00 00 F0 7F 
00 00 00 00 00 00 F8 7F 

如果IEEE-754不直接支持，问题就变得更加复杂。但是，它仍然可以解决。

这里有几个相关的问题和解答，可以帮助：

• How do I handle byte order differences when reading/writing floating-point types in C?
• Is there a tool to know whether a value has an exact binary representation as a floating point variable?
• C dynamically printf double, no loss of precision and no trailing zeroes

，当然，所有的IEEE-754的相关信息可以被发现在Wikipedia。

Answer 2

在fprint部分试试这个：

fprintf (file,"%x\n%x\n%x\n\n",*((int*)(&a[k])),*((int*)(&b[k])),*((int*)(&result[k])));

所以它在IEEE标准打印这将在double转换为整数。

但是，如果你在32位机器上int是32位和double是64位的，我想你应该使用上运行您的程序：

fprintf (file,"%x%x\n%x%x\n%x%x\n\n",*((int*)(&a[k])),*((int*)(&a[k])+1),*((int*)(&b[k])),*((int*)(&b[k])+1),*((int*)(&result[k])),*((int*)(&result[k])+1));

Answer 3

在C中，有两种方法可以获得浮点值中的字节：指针转换或联合。我建议一个工会。

我刚刚测试此代码与海湾合作委员会和它的工作：

#include <stdio.h> 
typedef unsigned char BYTE; 

int 
main() 
{ 
    float f = 3.14f; 
    int i = sizeof(float) - 1; 
    BYTE *p = (BYTE *)(&f); 
    p[i] = p[i] | 0x80; // set the sign bit 
    printf("%f\n", f); // prints -3.140000 
} 

我们正在采取的变量f的地址，然后将其分配给一个指针字节（无符号字符）。我们使用强制转换来强制指针。

如果您尝试编译启用优化的代码，并执行上面显示的指针转换，则可能会遇到编译器抱怨“type-punned pointer”问题。我不确定什么时候可以做到这一点，什么时候做不到。但是你总是可以用另一种方式来获取位：将float放入一个带有字节数组的联合体中。

#include <stdio.h> 

typedef unsigned char BYTE; 

typedef union 
{ 
    float f; 
    BYTE b[sizeof(float)]; 
} UFLOAT; 

int 
main() 
{ 
    UFLOAT u; 
    int const i = sizeof(float) - 1; 

    u.f = 3.14f; 
    u.b[i] = u.b[i] | 0x80; // set the sign bit 
    printf("%f\n", u.f); // prints -3.140000 
} 

什么绝对不会不工作就是尝试直接投浮点值到一个无符号整数或类似的东西。 C不知道你只是想重写类型，所以C会尝试转换该值，导致四舍五入。

float f = 3.14; 
unsigned int i = (unsigned int)f; 

if (i == 3) 
    printf("yes\n"); // will print "yes" 

P.S.的“类型punned”指针在这里讨论：

Dereferencing type-punned pointer will break strict-aliasing rules