从4个复合字节构建一个32位浮点数

时间：2010-10-21 20:09:28

标签： c++ floating-point endianness portability single-precision

我正在尝试用4个复合字节构建一个32位浮点数。有没有比使用以下方法更好（或更便携）的方法呢？

#include <iostream>

typedef unsigned char uchar;

float bytesToFloat(uchar b0, uchar b1, uchar b2, uchar b3)
{
    float output;

    *((uchar*)(&output) + 3) = b0;
    *((uchar*)(&output) + 2) = b1;
    *((uchar*)(&output) + 1) = b2;
    *((uchar*)(&output) + 0) = b3;

    return output;
}

int main()
{
    std::cout << bytesToFloat(0x3e, 0xaa, 0xaa, 0xab) << std::endl; // 1.0 / 3.0
    std::cout << bytesToFloat(0x7f, 0x7f, 0xff, 0xff) << std::endl; // 3.4028234 × 10^38  (max single precision)

    return 0;
}

6 个答案:

答案 0 :(得分：27)

您可以使用memcpy（Result）

float f;
uchar b[] = {b3, b2, b1, b0};
memcpy(&f, &b, sizeof(f));
return f;

或工会*（Result）

union {
  float f;
  uchar b[4];
} u;
u.b[3] = b0;
u.b[2] = b1;
u.b[1] = b2;
u.b[0] = b3;
return u.f;

但这不比你的代码更便携，因为无法保证平台是little-endian或float使用IEEE binary32甚至是sizeof(float) == 4。

（注意*：正如@James所解释的那样，技术上不允许在标准（C ++§[class.union] / 1）中访问联合成员u.f。）

答案 1 :(得分：15)

以下函数以网络字节顺序打包/解压缩表示缓冲区中单个精度浮点值的字节。只有pack方法需要考虑字节序，因为unpack方法显式地构造了来自各个字节的32位值，通过将它们移位适当的量然后将它们进行OR运算。这些函数仅对以32位存储浮点数的C / C ++实现有效。这适用于IEEE 754-1985浮点实现。

// unpack method for retrieving data in network byte,
//   big endian, order (MSB first)
// increments index i by the number of bytes unpacked
// usage:
//   int i = 0;
//   float x = unpackFloat(&buffer[i], &i);
//   float y = unpackFloat(&buffer[i], &i);
//   float z = unpackFloat(&buffer[i], &i);
float unpackFloat(const void *buf, int *i) {
    const unsigned char *b = (const unsigned char *)buf;
    uint32_t temp = 0;
    *i += 4;
    temp = ((b[0] << 24) |
            (b[1] << 16) |
            (b[2] <<  8) |
             b[3]);
    return *((float *) &temp);
}

// pack method for storing data in network,
//   big endian, byte order (MSB first)
// returns number of bytes packed
// usage:
//   float x, y, z;
//   int i = 0;
//   i += packFloat(&buffer[i], x);
//   i += packFloat(&buffer[i], y);
//   i += packFloat(&buffer[i], z);
int packFloat(void *buf, float x) {
    unsigned char *b = (unsigned char *)buf;
    unsigned char *p = (unsigned char *) &x;
#if defined (_M_IX86) || (defined (CPU_FAMILY) && (CPU_FAMILY == I80X86))
    b[0] = p[3];
    b[1] = p[2];
    b[2] = p[1];
    b[3] = p[0];
#else
    b[0] = p[0];
    b[1] = p[1];
    b[2] = p[2];
    b[3] = p[3];
#endif
    return 4;
}

答案 2 :(得分：14)

您可以使用std::copy：

float bytesToFloat(uchar b0, uchar b1, uchar b2, uchar b3) 
{ 
    uchar byte_array[] = { b3, b2, b1, b0 };
    float result;
    std::copy(reinterpret_cast<const char*>(&byte_array[0]),
              reinterpret_cast<const char*>(&byte_array[4]),
              reinterpret_cast<char*>(&result));
    return result;
}

这可以避免联合黑客攻击，这在技术上是不允许的。它还避免了常用的reinterpret_cast<float*>(byte_array)，它违反了严格的别名规则（允许将任何对象重新解释为char数组，因此此解决方案中的reinterpret_cast不会违反严格的别名规则）。

它仍然依赖于float宽度为四个字节，并且依赖于您的四个字节是实现的浮点格式中的有效浮点数，但您要么必须做出这些假设，要么必须编写特殊的处理代码进行转换。

答案 3 :(得分：4)

由于不同的平台可以使用，因此无法使用便携式设备：

我也想知道你从哪里得到这4个字节？

如果我假设你从另一个系统获得它们，并且你可以保证两个系统使用完全相同的方法在内存中存储浮点值，你可以使用联合技巧。否则，您的代码几乎可以保证不可移植。

答案 4 :(得分：3)

如果您想以便携方式执行此操作，则必须编写一些代码来检测系统的字节顺序。

float bytesToFloatA(uchar b0, uchar b1, uchar b2, uchar b3)
{
    float output;

    *((uchar*)(&output) + 3) = b0;
    *((uchar*)(&output) + 2) = b1;
    *((uchar*)(&output) + 1) = b2;
    *((uchar*)(&output) + 0) = b3;

    return output;
}


float bytesToFloatB(uchar b0, uchar b1, uchar b2, uchar b3)
{
    float output;

    *((uchar*)(&output) + 3) = b3;
    *((uchar*)(&output) + 2) = b2;
    *((uchar*)(&output) + 1) = b1;
    *((uchar*)(&output) + 0) = b0;

    return output;
}

float (*correctFunction)(uchar b0, uchar b1, uchar b2, uchar b3) = bytesToFloatA;

if ((*correctFunction)(0x3e, 0xaa, 0xaa, 0xab) != 1.f/3.f) // horrifying, I know
{
  correctFunction = bytesToFloatB;
}

答案 5 :(得分：0)

我通常在C语言中使用它-不需要2020-07-04 02:35:00.970071+0100 AppName [27829:919355] This is value1 2020-07-04 02:35:00.970390+0100 AppName [27829:919355] This is value2 2020-07-04 02:35:00.970557+0100 AppName[27829:919355] This is value2 或memcpy。我不知道，它可能会破坏C ++中的别名规则。

union

如果有一个完整的字节数组需要重新解释为浮点数，则可以在必要时对数组中每个连续的4个字节序列调用以下过程，以切换字节顺序（例如，如果在小型Endian机器上运行，但字节按Big Endian顺序排列）。然后，您可以简单地将float bytesToFloat(uint8_t *bytes, bool big_endian) { float f; uint8_t *f_ptr = (uint8_t *) &f; if (big_endian) { f_ptr[3] = bytes[0]; f_ptr[2] = bytes[1]; f_ptr[1] = bytes[2]; f_ptr[0] = bytes[3]; } else { f_ptr[3] = bytes[3]; f_ptr[2] = bytes[2]; f_ptr[1] = bytes[1]; f_ptr[0] = bytes[0]; } return f; } 数组指针转换为uint8_t *，并以浮点数组的形式访问内存。

float *
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