如何在不设置第23位的情况下在python中创建自定义NaN（单精度）？

我试图通过选择分数位来创建浮点NAN。但python float在解释NaN时似乎总是设置第23个分数位（IEEE754 single）

所以，我的问题是：是否可以在python中定义一个浮点nan而不设置第23位

（我正在使用Python 2.7）

IEEE 754中的NAN具有以下格式：
符号=0或1
偏置指数=所有1位
分数=除所有0位之外的任何内容（因为所有0位表示无穷大）

因此，NaN的十六进制表示可以是0x7F800001，但是当将此int解释为浮点并将其解释回int时，会得到0x7FC00001

第一次尝试：struct.pack/unpack：

import struct

def hex_to_float(value):
    return struct.unpack( '@f', struct.pack( '@L', value) )[0]

def float_to_hex(value):
    return struct.unpack( '@L', struct.pack( '@f', value) )[0]

print hex(float_to_hex(hex_to_float(0x7f800001)))
# 0x7fc00001

第二次尝试：ctypes

import ctypes

def float2hex(float_input):
    INTP = ctypes.POINTER(ctypes.c_uint)
    float_value = ctypes.c_float(float_input)
    my_pointer = ctypes.cast(ctypes.addressof(float_value), INTP)
    return my_pointer.contents.value

def hex2float(hex_input):
    FLOATP = ctypes.POINTER(ctypes.c_float)
    int_value = ctypes.c_uint(hex_input)
    my_pointer = ctypes.cast(ctypes.addressof(int_value), FLOATP)
    return my_pointer.contents.value

print hex(float2hex(hex2float(0x7f800001)))
# 0x7fc00001L

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第三次尝试：xdrlib打包机。同样的结果。

你到底想做什么

任何使用浮动的Python代码在最好的情况下都会忽略“精心编制”的NaN，在最坏的情况下会崩溃

如果要将此值传递给Python代码序列化之外的对象，或者调用C API，只需使用struct使用所需的确切字节来定义它，然后将这些字节发送到所需的目标

另外，如果您使用的是NumPy，那么，是的，您可以创建特殊的nan，并期望在一个ndarray中创建一个reatend，但是实现这一点的方法也是通过使用struct指定您想要的确切字节，并以某种方式转换数据类型，同时保留缓冲区内容

在构建80位双倍数字以与NumPy一起使用时检查此答案，以获得解决方案：

（我在这里尝试了numpy.frombuffer，它将您在那里创建的字节序列解释为32位，如果您觉得合适的话：

import numpy as np
import binascii
a = "7f800001"
b = binascii.unhexlify(a) # in Python 2 a.decode("hex") would work, but not Python3
# little endian format we need to revert the byte order
c = "".join(b[::-1])
x = np.frombuffer(c, dtype="float32")
x.tobytes()

将打印原件-

'\x01\x00\x80\x7f'

检查数组x将显示它实际上是一个NaN：

>>> x
array([nan], dtype=float32) 

---

但是，出于上述原因，如果您使用x[0]从numpy数组中提取值，它将转换为具有默认值的“巴氏消毒”浮点64 NaN。

根本问题是您将C浮点（具有32位）转换为Python浮点（具有64位，即C术语中的

double

）然后回到C-float

两个cConversion的执行并不总是导致原始输入-您正在目睹这种情况

如果确切的位模式很重要，您应该不惜任何代价避免上述转换

---

以下是一些血淋淋的细节：

因此，当

struct.unpack（'=f'，一些字节）

（请注意，与您使用的本机大小（'@'）相比，我使用的是标准大小

=

-格式字符，例如

@L

在Windows和Linux上的含义不同），以下情况发生了：

• 是叫,叫什么?
• ，它将数据（或）解释为
• ，即浮动
• 但是将其转换为

  double

  （因为函数返回一个'double'）

在x86-64上，最后一次转换是指操作（即，将标量单精度浮点值转换为标量双精度浮点值），此操作会导致

0x7f800001

成为命令

0x7FF80000000

如您所见，操作

struct.unpack（'=f'，struct.pack（'=L'，value））[0]

的结果已经不是放入的结果

但是，为python float

value

（它是C的

double

的包装）调用

struct.pack（

=f

，value）

），将使我们实现从

double

到

float

的转换，即。（将标量双精度浮点值转换为标量单精度浮点值）调用并

---

0x7FF80000200000

变成

0x7fc00001

谢谢你的深入解释。我真的很想知道为什么会发生这种情况。谢谢。这就是我担心的。我想我将不得不忍受这种行为，而不是改变所有的底层代码来应对那个极端情况。