C 如何获取浮点数的符号、尾数和指数

我有一个程序，它运行在两个处理器上，其中一个不支持浮点运算。所以，我需要在处理器中使用定点执行浮点计算。为此，我将使用浮点仿真库

我需要首先在支持浮点运算的处理器上提取浮点数的符号、尾数和指数。所以，我的问题是如何得到单精度浮点数的符号、尾数和指数

按照此图的格式

这就是我到目前为止所做的，但除了符号，尾数和指数都不正确。我想，我错过了一些东西

void getSME( int& s, int& m, int& e, float number )
{
    unsigned int* ptr = (unsigned int*)&number;

    s = *ptr >> 31;
    e = *ptr & 0x7f800000;
    e >>= 23;
    m = *ptr & 0x007fffff;
}

---

将指向浮点变量的指针强制转换为类似于

无符号int

。然后，您可以移动和屏蔽位以获得每个组件

float foo;
unsigned int ival, mantissa, exponent, sign;

foo = -21.4f;
ival = *((unsigned int *)&foo);
mantissa = ( ival & 0x7FFFFF);
ival = ival >> 23;
exponent = ( ival  & 0xFF );
ival = ival >> 8;
sign = ( ival & 0x01 );

---

显然，您可能不会对指数位和符号位使用无符号整数，但这至少会给您一个想法。

找出直接支持浮点的CPU上使用的浮点数的格式，并将其分解为这些部分。最常见的格式是

或者，您可以使用一些特殊函数（

double-frexp（double-value，int*exp）；

和

double-ldexp（double-x，int-exp）；

）获取这些部件，如中所示

---

是将

%a

与

printf（）一起使用
我认为使用联合进行强制转换更好，更清晰

#include <stdio.h>

typedef union {
  float f;
  struct {
    unsigned int mantisa : 23;
    unsigned int exponent : 8;
    unsigned int sign : 1;
  } parts;
} float_cast;

int main(void) {
  float_cast d1 = { .f = 0.15625 };
  printf("sign = %x\n", d1.parts.sign);
  printf("exponent = %x\n", d1.parts.exponent);
  printf("mantisa = %x\n", d1.parts.mantisa);
}

#包括
typedef联合{
浮动f；
结构{
无符号整数mantisa:23；
无符号整数指数：8；
无符号整数符号：1；
}零件；
}浮雕；
内部主（空）{
浮点数d1={.f=0.15625}；
printf（“符号=%x\n”，d1.parts.sign）；
printf（“指数=%x\n”，d1.parts.exponent）；
printf（“mantisa=%x\n”，d1.parts.mantisa）；
}

基于
的示例，您的
&
输入了错误的位。我想你想要：

s = *ptr >> 31;
e = *ptr & 0x7f800000;
e >>= 23;
m = *ptr & 0x007fffff;

请记住，当您
&
时，您正在将未设置的位归零。在这种情况下，当你得到指数时，你想把符号位置零，当你得到尾数时，你想把符号位和指数置零

请注意，遮罩直接来自您的图片。因此，指数掩码将如下所示：

0 11111110000000000000000000000000000

尾数面具看起来像：

00000000 11111111111111

我的建议是坚持规则0，如果这足够的话，不要重做标准库已经做的事情。看看math.h（标准C++中的cmath）和函数frexp、frexpf、frexpl，它们在有效位和指数部分中断浮点值（double、float或long double）。要从有效位提取符号，您可以使用signbit，也可以在math.h/cmath或copysign（仅限C++11）中使用。一些语义稍有不同的替代方案是modf和ilogb/scalbn，可在C++11中使用；比较了它们，但我在文档中没有找到所有这些函数在+/-inf和NAN中的行为。最后，如果您确实想使用位掩码（例如，您迫切需要知道确切的位，并且您的程序可能具有不同表示形式的不同NAN，并且您不信任上述函数），至少通过使用float.h/cfloat中的宏使所有内容独立于平台。
在Linux软件包中，glibc headers提供了带有浮点类型定义的header
#include
，例如：

union ieee754_double
  {
    double d;

    /* This is the IEEE 754 double-precision format.  */
    struct
      {
#if __BYTE_ORDER == __BIG_ENDIAN
    unsigned int negative:1;
    unsigned int exponent:11;
    /* Together these comprise the mantissa.  */
    unsigned int mantissa0:20;
    unsigned int mantissa1:32;
#endif              /* Big endian.  */
#if __BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN
# if    __FLOAT_WORD_ORDER == __BIG_ENDIAN
    unsigned int mantissa0:20;
    unsigned int exponent:11;
    unsigned int negative:1;
    unsigned int mantissa1:32;
# else
    /* Together these comprise the mantissa.  */
    unsigned int mantissa1:32;
    unsigned int mantissa0:20;
    unsigned int exponent:11;
    unsigned int negative:1;
# endif
#endif              /* Little endian.  */
      } ieee;

    /* This format makes it easier to see if a NaN is a signalling NaN.  */
    struct
      {
#if __BYTE_ORDER == __BIG_ENDIAN
    unsigned int negative:1;
    unsigned int exponent:11;
    unsigned int quiet_nan:1;
    /* Together these comprise the mantissa.  */
    unsigned int mantissa0:19;
    unsigned int mantissa1:32;
#else
# if    __FLOAT_WORD_ORDER == __BIG_ENDIAN
    unsigned int mantissa0:19;
    unsigned int quiet_nan:1;
    unsigned int exponent:11;
    unsigned int negative:1;
    unsigned int mantissa1:32;
# else
    /* Together these comprise the mantissa.  */
    unsigned int mantissa1:32;
    unsigned int mantissa0:19;
    unsigned int quiet_nan:1;
    unsigned int exponent:11;
    unsigned int negative:1;
# endif
#endif
      } ieee_nan;
  };

#define IEEE754_DOUBLE_BIAS 0x3ff /* Added to exponent.  */

不要让函数做多种事情
不要遮掩然后转移；先移位，然后遮罩
不要不必要地改变值，因为它速度慢、缓存破坏和容易出错
不要使用魔法数字
/*NaNs、无穷大、未处理的非规范化*/
/*假设sizeof（float）==4，并使用ieee754二进制32格式*/
/*假设两个s-补码机器*/
/*C99*/
#包括
#定义符号（f）（（f）有关要提取的联合类型，请参见此标题：
float
、
double
和
long double
，（endianness handled）。以下是一个提取：

/*
** - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
**  Single Precision (float)  --  Standard IEEE 754 Floating-point Specification
*/

# define IEEE_754_FLOAT_MANTISSA_BITS (23)
# define IEEE_754_FLOAT_EXPONENT_BITS (8)
# define IEEE_754_FLOAT_SIGN_BITS     (1)

.
.
.

# if (IS_BIG_ENDIAN == 1)
    typedef union {
        float value;
        struct {
            __int8_t   sign     : IEEE_754_FLOAT_SIGN_BITS;
            __int8_t   exponent : IEEE_754_FLOAT_EXPONENT_BITS;
            __uint32_t mantissa : IEEE_754_FLOAT_MANTISSA_BITS;
        };
    } IEEE_754_float;
# else
    typedef union {
        float value;
        struct {
            __uint32_t mantissa : IEEE_754_FLOAT_MANTISSA_BITS;
            __int8_t   exponent : IEEE_754_FLOAT_EXPONENT_BITS;
            __int8_t   sign     : IEEE_754_FLOAT_SIGN_BITS;
        };
    } IEEE_754_float;
# endif

有关如何将
double
值转换为字符串形式的演示，请参阅

此外，请参阅的一节，它非常好地简单地解释了所有浮点类型的内存表示/布局，以及如何按照IEEE 754浮点规范对其进行解码（带插图）

它还有指向真正优秀的资源的链接，这些资源的解释更深入。
试着从这里开始：，但我几乎可以肯定的是，通过指针转换的别名在C标准中不受支持，在某些编译器中可能会很麻烦。最好使用
（union{float f；uint32_t u；}{number}.u
。这将返回一个
uint32_t
，即
float
number
的字节，重新解释为32位无符号整数。我假设IEEE 754为32位二进制。您是否注意到以下问题？（1）通过将127添加到实际指数，对指数进行了偏置。（2）除了非常小的浮点，所有的都是标准化的，并且标准化浮点尾数的前导1位不被存储。你是指C还是C++（C没有引用，只有指针）三个问题：0。没有从编码的指数1中移除偏差。没有为正常的非零数添加隐式尾数2。没有处理非规范、无穷和sNaN/qNaNs。我知道，这就是我所做的，但我没有得到正确的值。请参阅我编辑的帖子。未定义behaviour@MetallicPriest现在试试，我第一次戴错面具了时间。那么所谓的隐藏位呢？我没有看到任何人设置它：
m |=0x00800000；
。请注意，应该检查数字是否有特殊值（非规范、NaN、无穷大）首先，因为这些需要不同的处理方法。@RudyVelthuis来自他们的原始代码，看起来他们并没有试图实际获得指数和ma的值