比特流到浮点类型强制

Question

我无法让以下代码正常工作。使用在线 IEEE-754 转换器，我将（手动）写入 testData.txt 文件，该文件使用表示浮点数 75.5 的位字符串读取；实际的 cout.write 确实表明位字符串也符合我的预期。但是，当我尝试使用联合将 char* 强制转换为浮点数时（正如我所见，这是完成此转换的典型方法），结果浮点数不是我期望的数字。

#include<climits>
#include<iostream>
#include<fstream>
#include<bitset>

int main( int, char** )
{

    std::ifstream inputFile( "testData.txt", std::ios_base::in | std::ios_base::binary );
    if( !inputFile ) std::cout << "Failed to open input file!" << std::endl;

    char buffer[ CHAR_BIT * sizeof(float) ];
    inputFile.read( buffer, CHAR_BIT * sizeof(float) );

    std::cout << "cout.write of input from file = ";
    std::cout.write( buffer, CHAR_BIT * sizeof(float) );
    std::cout << std::endl;

    union { float f; char* c; } fToCharStarUnion;

    fToCharStarUnion.c = buffer;
    std::bitset< sizeof(float) * CHAR_BIT > bits( std::string( fToCharStarUnion.c ) );
    std::cout << "fToCharStarUnion.f = " << fToCharStarUnion.f << " bits = " << bits << std::endl;

    inputFile.close();
    return 0;
}

运行this的返回结果为：

cout.write of input from file = 01000010100101110000000000000000
fToCharStarUnion.f = -1.61821e+38 bits = 01000010100101110000000000000000

我没有做一些基本的事情来使这项工作正常工作吗？

Answer 1

你的联合需要包含一个字符数组而不是一个指针。

union { float f; char c[sizeof(float)]; } float2char;

您还必须担心字节顺序；是 c[0] 浮点数的指数端，或尾数的尾部。 （答案会因您的硬件而异 - Intel vs PPC 或 SPARC 或...）

Answer 2

您正在使用bitset 的构造函数将ASCII 转换为位。这会导致您的解码位位于bitset 对象而不是union 中。要从 bitset 中获取原始位，请使用 to_ulong 方法：

#include<climits>
#include<iostream>
#include<fstream>
#include<bitset>

int main( int, char** )
{

    std::ifstream inputFile( "testData.txt",
       std::ios_base::in | std::ios_base::binary );
    if( !inputFile ) std::cout << "Failed to open input file!" << std::endl;

    char buffer[ CHAR_BIT * sizeof(float) ];
    inputFile.read( buffer, CHAR_BIT * sizeof(float) );

    std::cout << "cout.write of input from file = ";
    std::cout.write( buffer, CHAR_BIT * sizeof(float) );
    std::cout << std::endl;

    union {
        float f[ sizeof(unsigned long)/sizeof(float) ];
        unsigned long l;
    } funion;

    funion.l = std::bitset<32>( std::string( buffer ) ).to_ulong();
    std::cout << "funion.f = " << funion.f[0]
       << " bits = " << std::hex <<funion.l << std::endl;

    inputFile.close();
    return 0;
}

这通常假定您的 FPU 以与 CPU 的整数部分相同的字节顺序运行，并且 sizeof(long) >= sizeof(float)... 对 double 的保证较少，并且确实这个技巧更难移植到 32 位机器上64 位 FPU。

编辑：现在我已经使联合的成员大小相等，我发现这段代码对字节序很敏感。解码后的float 将位于大端机器上数组的最后一个元素，小端机器上的第一个元素。 :v( 。也许最好的方法是尝试给联合的整数成员与 FP 成员一样多的位，并在获得to_ulong 后执行缩小转换。很难保持你看起来的可移植性标准在原始代码中进行拍摄。