在 Swift 中将半精度浮点数（字节）转换为浮点数

Question

我希望能够从二进制文件中读取半个浮点数并将它们转换为 Swift 中的浮点数。我查看了来自其他语言（如 Java 和 C#）的几种转换，但是我无法获得与半浮点数对应的正确值。如果有人可以帮助我实施，我将不胜感激。从浮动到半浮动的转换也将非常有帮助。这是我尝试从 Java implementation 转换的实现。

    static func toFloat(value: UInt16) -> Float {
    let value = Int32(value)
    var mantissa = Int32(value) & 0x03ff
    var exp: Int32 = Int32(value) & 0x7c00
    if(exp == 0x7c00) {
        exp = 0x3fc00
    } else if exp != 0 {
        exp += 0x1c000
        if(mantissa == 0 && exp > 0x1c400) {
            return Float((value & 0x8000) << 16 | exp << 13 | 0x3ff)
        }
    } else if mantissa != 0 {
        exp = 0x1c400
        repeat {
            mantissa << 1
            exp -= 0x400

        } while ((mantissa & 0x400) == 0)
        mantissa &= 0x3ff
    }
    return Float((value & 0x80000) << 16 | (exp | mantissa) << 13)
}

Answer 1

如果您有一个半精度数据数组，您可以使用 Accelerate.framework 提供的vImageConvert_Planar16FtoPlanarF 一次将其全部转换为浮点数：

import Accelerate
let n = 2
var input: [UInt16] = [ 0x3c00, 0xbc00 ]
var output = [Float](count: n, repeatedValue: 0)
var src = vImage_Buffer(data:&input, height:1, width:UInt(n), rowBytes:2*n)
var dst = vImage_Buffer(data:&output, height:1, width:UInt(n), rowBytes:4*n)
vImageConvert_Planar16FtoPlanarF(&src, &dst, 0)
// output now contains [1.0, -1.0]

您也可以使用此方法来转换单个值，但如果您只这样做，它就相当重量级了；另一方面，如果您有大量的值要转换，它会非常有效。

如果您需要转换隔离值，您可以在桥接头中放入类似以下 C 函数并在 Swift 中使用它：

#include <stdint.h>
static inline float loadFromF16(const uint16_t *pointer) { return *(const __fp16 *)pointer; }

当您为具有硬件转换的目标（armv7s、arm64、x86_64h）进行编译时，这将使用硬件转换指令，并在为没有硬件支持的目标进行编译时调用相当好的软件转换例程。

附录：另辟蹊径

您可以用几乎相同的方式将浮点数转换为半精度：

static inline storeAsF16(float value, uint16_t *pointer) { *(const __fp16 *)pointer = value; }

或者使用函数vImageConvert_PlanarFtoPlanar16F。