c - 获取 float 的符号、尾数和指数

Question

我找到了这段代码

#include <stdio.h>

union foo
{
    struct float_guts
    {
        unsigned int fraction : 23;
        unsigned int exponent : 8;
        unsigned int sign     : 1;
    } fg;
    float f;
};

void print_float(float f)
{
    union foo ff;
    ff.f = f;
    printf("%f: %d 0x%X 0x%X\n", f, ff.fg.sign, ff.fg.exponent, ff.fg.fraction);
}

int main(void)
{
    print_float(0.25);
    return 0;
}

程序输出:

0.250000: 0 0x7D 0x0

我试图理解为提取符号、尾数和指数，但到目前为止还不明白如何

谁能给我解释一下？

Answer 1

首先，了解什么是 IEEE-754 单精度 浮点格式。简单的说，就是存储 float 的二进制格式。对于32 位 float ，它由单个符号位(1 负数)、8 位指数(超过 127 表示法)和 23 -位尾数/有效数(隐藏位格式)。关于如何与 IEE754 表示法相互转换的示例数不胜数，但足以说明它是您的计算机用来存储 float 的 1 + 8 + 23 = 32 位 编码。例如，您的 0.25 数字存储为:

(0.25 float - value in memory)
 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
|- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -|
|s|      exp      |                  mantissa                   |

或 's'、'exp' 和 'mantissa' 十六进制格式:

0  0x7d  0x0

union 的整个问题与 integer 也是一个 32 位 值这一事实有关。因此，对于每个浮点值，都有一个等效的整数表示，可以从上面相同的 32 位导出。 (这当然会带来您正在运行的硬件的 endianess 问题，因为这些位将以不同的方式存储在内存中)

尽管如此，虽然由于评论和答案中的所有原因并不可取，但您可以在 int(unsigned) 和 float 之间创建 union ，这样您就可以满足你自己关于内存中的位。例如:

typedef union {
    float fv;
    unsigned int iv;
} ifu;

如果您随后创建此 union 的实例并将您的 0.25 分配为浮点值，它将存储在内存中，如上所示(假设小端等..)例如:

ifu tmp;
tmp.fv = 0.25;

然后您可以将内存中那些完全相同的位视为 float(您的 0.25 值)或等效的无符号整数值。带有 %u 或 0x%0x 的简单 printf 将为您提供:

1048576000   0x3e800000 (in hex)

位是完全相同的，您所做的只是查看对位的不同解释——作为 float 或整数。

简而言之，就是 IEEE-754 单精度浮点、符号位、指数、尾数、并集、无符号整数等价物——问题。这远不止于此，但这将为您提供一个框架来理解不同的主题。