c++ - 浮点值的范围分析？

Question

我有一个使用浮点计算的图像处理程序。但是，我需要将它移植到一个不支持浮点的处理器上。因此，我必须更改程序以使用定点计算。为此，我需要对这些 float 进行适当的缩放，为此我需要知道所有值的范围，包括浮点计算的中间值。

有没有一种方法，我只要运行程序，它就会自动给我程序中所有浮点计算的范围？尝试手动找出范围太麻烦了，所以如果有某种工具可以做到这一点，那就太棒了!

Answer 1

您可以使用一些“测量”替换您的 float 类型，沿着这些线(live example):

template<typename T>
class foo
{
    T val;

    using lim = std::numeric_limits<int>;

    static int& min_val() { static int e = lim::max(); return e; }
    static int& max_val() { static int e = lim::min(); return e; }

    static void sync_min(T e) { if (e < min_val()) min_val() = int(e); }
    static void sync_max(T e) { if (e > max_val()) max_val() = int(e); }

    static void sync(T v)
    {
        v = std::abs(v);
        T e = v == 0 ? T(1) : std::log10(v);
        sync_min(std::floor(e)); sync_max(std::ceil(e));
    }

public:
    foo(T v = T()) : val(v) { sync(v); }
    foo& operator=(T v) { val = v; sync(v); return *this; }

    template<typename U> foo(U v) : foo(T(v)) {}
    template<typename U> foo& operator=(U v) { return *this = T(v); }

    operator T&() { return val; }
    operator const T&() const { return val; }

    static int min() { return min_val(); }
    static int max() { return max_val(); }
};

像这样使用

int main ()
{
    using F = foo<float>;
    F x;

    for (F e = -10.2; e <= 30.4; e += .2)
        x = std::pow(10, e);

    std::cout << F::min() << " " << F::max() << std::endl;  // -11 31
}

这意味着您需要为您的 float 类型(Float 或 float)定义一个别名(比如 double)，并在您的程序中始终如一地使用它。这可能会带来不便，但最终可能会证明是有益的(因为那样您的程序就更通用了)。如果您的代码已经在 float 类型上进行了模板化，那就更好了。

在此参数化之后，您可以通过定义 Float 将程序切换到“测量”或“释放”模式要么是foo<T>或 T , 其中T是你的 float或 double .

好处是您不需要外部工具，您自己的代码会执行测量。不好的是，按照目前的设计，它不会捕获所有中间结果。您必须在 foo 上定义所有(例如算术)运算符为了这。这是可以做到的，但需要做更多的工作。