Question

我有一个要求，我需要读取单精度IEEE754浮点数表示形式的4个原始字节，以便按原样在串行端口上进行发送。我只是想问一下以下提取字节的正确方法是什么？

1。）创建一个联合，例如：

typedef union {
  float f;
  uint8_t bytes[4];
  struct {
    uint32_t mantissa : 23;
    uint32_t exponent : 8;
    uint32_t sign : 1;
  };
} FloatingPointIEEE754_t ;

，然后在写入浮点变量bytes[]之后只读取f数组吗？

2。）或者，通过使uint32_t类型的指针指向float变量的函数来提取字节，然后通过屏蔽来提取字节

uint32_t extractBitsFloat(float numToExtFrom, uint8_t numOfBits, uint8_t bitPosStartLSB){
  uint32_t *p = &numToExtFrom;
  /* validate the inputs */
  if ((numOfBits > 32) || (bitPosStartLSB > 31)) return NULL;
  /* build the mask */
  uint32_t mask = ((1 << numOfBits) - 1) << bitPosStartLSB;
  return ((*p & mask) >> bitPosStartLSB);
}

进行呼叫的方式如下：

valF = -4.235;
byte0 = extractBitsFloat(valF, 8, 0);
byte1 = extractBitsFloat(valF, 8, 8);
byte2 = extractBitsFloat(valF, 8, 16);
byte3 = extractBitsFloat(valF, 8, 24);

如果您认为上述两种方法都错了，请给我建议正确的方法！

Answer 1

首先，我假设您专门针对float实际上是在IEEE754 单中表示的{strong> 的平台进行编码。一般来说，您不能将其视为理所当然的，因此您的代码无法移植到所有平台。

然后，union方法是正确的方法。但是不要添加该位域成员！无法保证位的排列方式，因此您可能会访问错误的位。只需这样做：

typedef union {
  float f;
  uint8_t bytes[4];
} FloatingPointIEEE754;

此外，请勿在您自己的类型中添加后缀_t。在POSIX系统上，这是为实现保留的，因此最好始终避免这种情况。

除了使用union，还可以通过char指针访问字节：

unsigned char *rep = (unsigned char *)&f;
// access rep[0] to rep[3]

请注意，在两种情况下，您都在访问内存中的表示形式，这意味着您必须注意计算机的endianness。

您的第二个选项不正确，它违反了 strict别名规则。简而言之，不允许您通过不具有兼容类型的指针访问对象，char指针是访问表示形式的显式异常。确切的规则写在{11}，这是C11标准的最新草案。

Answer 2

您可以这样做：

unsigned char *p = (unsigned char *)&the_float;

，然后从p指向的位置读取4个字节（例如p[0]，p[1]等）。最佳的“读取4个字节”代码取决于串行端口函数以何种形式接收数据。

Answer 3

如果您不关心字节序，只需为指向浮点地址的字符指针添加别名。该标准明确允许使用字符指针来访问任何类型的表示形式的字节。如果您需要特定的字节序来在串行端口上发送字节，则可以在发送之前进行测试：

简单方法，只需使用本地字节序：

float f;
...
char * bytes = &f;       // bytes point the the beginning of a char array of size sizeof(f)

自动测试字节序，并使用大字节序（AKA网络顺序）。 struct只是一个返回数组并具有线程安全代码的技巧。

struct float_bytes {
    char bytes[sizeof(float)];
};
struct float_bytes(float f) {
    float end = 1.;
    float_bytes resul;
    char *src = (char *) &f;
    if (*end == 0) {                // end is 0 on a little endian platform, else 0x3f
        int i = sizeof(f) {         // little endian: reverse the bytes
        while (i > 0) {
            resul.bytes[--i] = src++;
        }
    }
    else {                          // already in big endian order, just memcpy
        memcpy(&(resul.bytes), &f, sizeof(f));
    }
    return resul;
}

当心：仅当浮点为IEEE754单点时，字节序测试才有意义。

从IEEE754浮点格式读取字节的正确方法

3 个答案: