将浮点转换为定点

Question

在 C++ 中，将任何浮点值 (float) 转换为定点<的通用方法是什么/strong>（实时，16:16 或 24:8）？

编辑：为了澄清，定点值有两个部分：整数部分和小数部分。 整数部分可以由有符号或无符号整数数据类型表示。 小数部分由无符号数据整数数据类型表示。

为了清楚起见，让我们用金钱做一个类比。 小数部分可以代表美分——一美元的小数部分。 “cents”数据类型的范围为 0 到 99。如果要使用 8 位无符号整数进行定点数学，则小数部分将被分成 256 个可整除的部分。

我希望事情能够澄清。

Answer 1

这对于从浮点转换为整数来说很好，但是OP还想要定点 。

现在，我不知道如何在 C++ 中做到这一点（C++ 不是我可以轻易思考的东西）。 也许可以尝试缩放整数方法，即使用 32 或 64 位整数并以编程方式将最后 6 位数字分配给小数点右侧的数字。

Answer 2

C++ 中没有对定点数的内置支持。 最好的选择是编写一个包装器“FixedInt”类，它接受双精度数并转换它们。

至于转换的通用方法... int 部分很简单，只需获取值的整数部分并将其存储在高位中...小数部分将类似于：

for (int i = 1; i <= precision; i++)
{
   if (decimal_part > 1.f/(float)(i + 1)
   {
      decimal_part -= 1.f/(float)(i + 1);
      fixint_value |= (1 << precision - i);
   }
}

尽管这很可能仍然包含错误

Answer 3

给你：

// A signed fixed-point 16:16 class
class FixedPoint_16_16
{
    short          intPart;
    unsigned short fracPart;

public:
    FixedPoint_16_16(double d)
    {
        *this = d; // calls operator=
    }

    FixedPoint_16_16& operator=(double d)
    {
        intPart = static_cast<short>(d);
        fracPart = static_cast<unsigned short>
                    (numeric_limits<unsigned short> + 1.0)*d);
        return *this;
    }

    // Other operators can be defined here
};

编辑：这是一个更通用的类，基于处理定点数的另一种常见方法（KPexEA 指出了这一点）：

template <class BaseType, size_t FracDigits>
class fixed_point
{
    const static BaseType factor = 1 << FracDigits;

    BaseType data;

public:
    fixed_point(double d)
    {
        *this = d; // calls operator=
    }

    fixed_point& operator=(double d)
    {
        data = static_cast<BaseType>(d*factor);
        return *this;
    }

    BaseType raw_data() const
    {
        return data;
    }

    // Other operators can be defined here
};


fixed_point<int, 8> fp1;           // Will be signed 24:8 (if int is 32-bits)
fixed_point<unsigned int, 16> fp1; // Will be unsigned 16:16 (if int is 32-bits)

Answer 4

从浮点到整数的转换会丢弃小数部分，因此如果您想将该分数保留为固定点，那么您只需在转换之前乘以浮点即可。 请注意，下面的代码不会检查溢出。

如果你想要 16:16

double f = 1.2345;
int n;

n=(int)(f*65536);

如果你想要 24:8

double f = 1.2345;
int n;

n=(int)(f*256);

Answer 5

**** 编辑** ：我的第一条评论适用于凯文的编辑之前，但我会将其留在这里供后代使用。 有时答案变化得很快！

Kevin 方法的问题在于，使用定点，您通常会打包成有保证的字大小（通常为 32 位）。 分别声明这两个部分让您可以随意调整编译器的结构打包。 是的，您可以强制它，但它不适用于 16:16 表示以外的任何内容。

KPexEA 通过将所有内容打包到 int 中来更接近目标 - 尽管我会使用“signed long”来尝试在 32 位上明确。 然后您可以使用他的方法来生成定点值，并且位切片会再次提取组成部分。 他的建议也涵盖了 24:8 的情况。

（以及其他建议使用 static_cast 的人......你在想什么？;））

Answer 6

我给了写出最佳答案的人的答案，但我确实使用了一个相关的问题代码，该代码指向此处。

它使用模板，并且很容易摆脱对 boost 库的依赖。