如何在 C 中使用 union 和 struc 将浮点数转换为 IEEE754 双精度格式？答案

【问题标题】：How to convert float to IEEE754 Double Precision format by using union and struc in C?如何在 C 中使用 union 和 struc 将浮点数转换为 IEEE754 双精度格式？
【发布时间】：2013-05-24 08:52:40
【问题描述】：

我写了这个程序：

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
/*
 * See also : http://class.ece.iastate.edu/arun/CprE281_F05/ieee754/ie5.html
 */

union FloatingPointSinglePrecisionIEEE754 {
    struct {
        unsigned int mantissa : 23;
        unsigned int exponent : 8;
        unsigned int sign : 1;
    } raw;
    float f;
} fnumber;

union FloatingPointDoublePrecisionIEEE754 {
    struct {
        uint64_t mantissa : 52;
        unsigned int exponent : 11;
        unsigned int sign : 1;
    } raw;
    double d;
} dnumber;



int main() {

    printf("sign\texponent\tmantissa\n");

    fnumber.f = -6.8;
    printf("%x\t%x\t\t%x\n",
            fnumber.raw.sign,
            fnumber.raw.exponent,
            fnumber.raw.mantissa); 


    dnumber.d = -6.8;
    printf("%x\t%x\t\t%x\n",
            dnumber.raw.sign,
            dnumber.raw.exponent,
            dnumber.raw.mantissa); 


return 0;
}

对于单精度，我得到了真正的输出，但对于双精度，程序失败了。任何人都可以帮助我如何编写双精度转换器？

【问题讨论】：

“程序失败”是什么意思？它会产生什么结果？
这个程序产生浮点的符号、指数和尾数部分
我的问题是“它在什么意义上失败了？”它会崩溃吗？还是会产生意想不到的输出？还是不编译？
对于浮点数，输出为真。（参见 class.ece.iastate.edu/arun/CprE281_F05/ieee754/ie5.html ）但对于双数，输出不正确。我好糊涂！！！
程序已编译，但第二个输出不正确。

标签： c floating-point printf ieee-754 bit-fields

【解决方案1】：

下面的程序似乎对我有用。我明白了：

sign    exponent    mantissa
1   81      59999a
1   401     b333333333333

我所做的两个更改是在printf() 中使用正确的C99 格式PRIx64（有关这些格式的信息，请参阅this wikipedia page）以及在union FloatingPointDoublePrecisionIEEE754 中的结构中的位字段使用相同的基本类型.众所周知，位域的指定不足，但使用不同的基本类型可能会导致编译器开始一个新单词，而不是您想要的。

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <inttypes.h>
/*
 * See also : http://class.ece.iastate.edu/arun/CprE281_F05/ieee754/ie5.html
 */

union FloatingPointSinglePrecisionIEEE754 {
    struct {
        unsigned int mantissa : 23;
        unsigned int exponent : 8;
        unsigned int sign : 1;
    } raw;
    float f;
} fnumber;

union FloatingPointDoublePrecisionIEEE754 {
    struct {
        uint64_t mantissa : 52;
        uint64_t exponent : 11;
        uint64_t sign : 1;
    } raw;
    double d;
} dnumber;



int main() {

    printf("sign\texponent\tmantissa\n");

    fnumber.f = -6.8;
    printf("%x\t%x\t\t%x\n",
            fnumber.raw.sign,
            fnumber.raw.exponent,
            fnumber.raw.mantissa); 


    dnumber.d = -6.8;
    printf("%x\t%x\t\t%" PRIx64 "\n",
            dnumber.raw.sign,
            dnumber.raw.exponent,
       (uint64_t)dnumber.raw.mantissa); 


return 0;
}

【讨论】：

【解决方案2】：

可能是您的printf 失败，因为您尝试使用简单的%x 格式化程序输出64 位无符号整数。将 %xl 用于“长”无符号整数：

dnumber.d = -6.8;
printf("%x\t%x\t\t%xl\n",  // note the %xl format specifier for the mantissa
        dnumber.raw.sign,
        dnumber.raw.exponent,
        dnumber.raw.mantissa);

见printf reference

【讨论】：

我没有测试过，没有。试试%ul？但这不会给你十六进制 - 只是一个普通的 unsigned int_64
您的意思分别是%lx 和%lu。 %xl 只是 %x 后跟文本 "l"。

【解决方案3】：

python代码简单如下：

def hb(a):
    ab = bin(int(a[:3],16))[2:]
    if len(ab)==12:
        sgn=1
        ex=int(ab[1:], 2)-1023
    else:
        sgn=0
        ex=int(ab, 2)-1023
    return(((-1)**sgn)*(1.0 + ((int(a[3:],16))/(2.0**52)))*(2**ex))

【讨论】：