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Cでfloatをint（ビット単位）にキャストする

IEEE 754浮動小数点数を表す32ビットが与えられた場合、（機械語命令またはコンパイラー操作を使用して変換するのではなく）表現で整数またはビット演算を使用して、数値を整数にどのように変換できますか？

次の機能がありますが、場合によっては失敗します。

入力：int x（IEEE 754形式で32ビットの単精度数を含む）

  if(x == 0) return x;

  unsigned int signBit = 0;
  unsigned int absX = (unsigned int)x;
  if (x < 0)
  {
      signBit = 0x80000000u;
      absX = (unsigned int)-x;
  }

  unsigned int exponent = 158;
  while ((absX & 0x80000000) == 0)
  {
      exponent--;
      absX <<= 1;
  }

  unsigned int mantissa = absX >> 8;

  unsigned int result = signBit | (exponent << 23) | (mantissa & 0x7fffff);
  printf("\nfor x: %x, result: %x",x,result);
  return result;
cfloating-pointbit-manipulationbitwise-operators
14
Anonymous

Cには、このタイプのデータのビューを処理する「ユニオン」があります。

typedef union {
  int i;
  float f;
 } u;
 u u1;
 u1.f = 45.6789;
 /* now u1.i refers to the int version of the float */
 printf("%d",u1.i);
20
Carl

_&x_はxのアドレスを与えるため、_float*_タイプを持っています。

_(int*)&x_は、そのポインターをintへのポインターに、つまり_int*_モノにキャストします。

*(int*)&xは、そのポインタをint値に逆参照します。 intとfloatのサイズが異なるマシンでは、信じられないことを行います。

そしてエンディアンの問題があるかもしれません。

このソリューションは 高速逆平方根 アルゴリズムで使用されました。

10
Basile Starynkevitch

（誰かがこの答え、特に境界ケースと負の値の丸めを再確認する必要があります。また、最も近い値に丸めるためにそれを書きました。Cの変換を再現するには、これをゼロに丸めるように変更する必要があります。）

基本的に、プロセスは次のとおりです。

32ビットを1つの符号ビット（s）、8つの指数ビット（e）、23の仮数ビット（f）に分けます。これらを2の補数の整数として扱います。

eが255の場合、浮動小数点オブジェクトは無限大（fがゼロの場合）またはNaN（それ以外の場合）のいずれかです。この場合、変換は実行できず、エラーが報告されます。

それ以外の場合、eがゼロでない場合は、2を追加します24fへ。 （eがゼロでない場合、仮数部の暗黙の前に1ビットがあります。2を追加24fでそのビットを明示的にします。）

eから127を減算します。 （これは、バイアス/エンコードされた形式から実際の指数に指数を変換します。一般的な変換を任意の値に行っている場合、eがゼロの場合に特別なケースを処理する必要があります。代わりに126を減算します。ただし、整数の結果に変換するだけなので、これらの小さな入力数値に対して整数の結果がゼロである限り、このケースは無視できます。）

sが0（符号は正）で、eが31以上の場合、値は符号付き32ビット整数（2です）をオーバーフローします。31 以上）。変換は実行できず、エラーが報告されます。

sが1（符号が負）で、eが31より大きい場合、値は符号付き32ビット整数からオーバーフローします（-以下） 232）。 sが1の場合、eは32、そしてfは2より大きい24 （元の仮数ビットが設定されていた場合）、値は符号付き32ビット整数からオーバーフローします（-2未満です）31;元のfがゼロの場合、正確に-2になります。31、オーバーフローしない）。これらのいずれの場合でも、変換は実行できず、エラーが報告されます。

これで、オーバーフローしない値のs、e、およびfが得られたので、最終的な値を準備できます。

sが1の場合、fを-fに設定します。

指数値は、1（両端を含む）から2（両端を含まない）までの仮数に対するものですが、仮数は2のビットで始まります24。ですから、それに合わせて調整する必要があります。 eが24の場合、有効桁数は正しいので完了です。結果としてfを返します。 eが24より大きいか24未満の場合、仮数を適切にシフトする必要があります。また、fを右にシフトする場合、結果を最も近い整数に丸めるために、丸める必要がある場合があります。

eが24より大きい場合、シフトf左e-24ビット。結果としてfを返します。

eが-1未満の場合、浮動小数点数は-½とbetweenの間で、排他的です。結果として0を返します。

それ以外の場合は、fを24 -eビットだけシフトします。ただし、最初に丸めに必要なビットを保存します。 rをfを符号なし32ビット整数にキャストし、3224 ----（e）ビットだけ左にシフトした結果に設定します（同等に、8 +-だけ左にシフトします） eビット）。これにより、シフトアウトされるビットがf（下）になり、32ビットで「左調整」されるため、開始位置が固定されます。

シフトf右24 -eビット。

rが2未満の場合31、何もしません（これは切り捨てられます。シフトされたビットは切り捨てられます）。 rが2より大きい場合31、1をfに追加します（これは切り上げです）。 rが2の場合31、fの下位ビットをfに追加します。 （fが奇数の場合、1をfに追加します。2つの等しく近い値のうち、これは偶数値に丸められます。）fを返します。

7
Eric Postpischil
// With the proviso that your compiler implementation uses
// the same number of bytes for an int as for a float:
// example float
float f = 1.234f;
// get address of float, cast as pointer to int, reference
int i = *((int *)&f);
// get address of int, cast as pointer to float, reference
float g = *((float *)&i);
printf("%f %f %08x\n",f,g,i);
3
Dino Dini
float x = 43.133;
int y;

assert (sizeof x == sizeof y);
memcpy (&y, &x, sizeof x);
...
1
wildplasser

（意味的に）浮動小数点数を「整数」（signed intまたはint）をこのように使用します。

最終的に整数型になる可能性がありますが、実際にはそれ自体が意味のある値ではなく、IEEE754のエンコーディングスペースへのインデックスにすぎません。

unsigned intはビットパターンと整数値として二重の目的を果たしますが、intはそうではないと主張するかもしれません。

また、符号付き整数のビット操作を伴う プラットフォームの問題 もあります。

0
Alex Brown