位流到浮点类型强制

Question

我无法让以下代码正常工作。使用在线 IEEE-754 转换器，我（手动）写入 testData.txt 文件，该文件使用表示浮点数 75.5 的位字符串读取；实际的 cout.write 确实显示该位字符串也符合我的预期。然而，当我尝试使用联合将 char* 强制转换为浮点数时（正如我所看到的，这是完成此转换的典型方法），得到的浮点数不是我期望的数字。

#include<climits>
#include<iostream>
#include<fstream>
#include<bitset>

int main( int, char** )
{

    std::ifstream inputFile( "testData.txt", std::ios_base::in | std::ios_base::binary );
    if( !inputFile ) std::cout << "Failed to open input file!" << std::endl;

    char buffer[ CHAR_BIT * sizeof(float) ];
    inputFile.read( buffer, CHAR_BIT * sizeof(float) );

    std::cout << "cout.write of input from file = ";
    std::cout.write( buffer, CHAR_BIT * sizeof(float) );
    std::cout << std::endl;

    union { float f; char* c; } fToCharStarUnion;

    fToCharStarUnion.c = buffer;
    std::bitset< sizeof(float) * CHAR_BIT > bits( std::string( fToCharStarUnion.c ) );
    std::cout << "fToCharStarUnion.f = " << fToCharStarUnion.f << " bits = " << bits << std::endl;

    inputFile.close();
    return 0;
}

运行此命令的返回结果是：

cout.write of input from file = 01000010100101110000000000000000
fToCharStarUnion.f = -1.61821e+38 bits = 01000010100101110000000000000000

是否有一些我没有做的基本操作可以使其正常工作？

Answer 1

您的联合需要包含一个字符数组而不是指针。

union { float f; char c[sizeof(float)]; } float2char;

然后你还必须担心字节顺序； c[0] 是浮点数的指数端，或者是尾数的尾部。 （答案会根据您的硬件而有所不同 - Intel 与 PPC 或 SPARC 或...）

Answer 2

您正在使用 bitset 的构造函数将 ASCII 转换为位。这会导致您的解码位位于 bitset 对象中，而不是 union 中。要从位集中获取原始位，请使用 to_ulong 方法：

#include<climits>
#include<iostream>
#include<fstream>
#include<bitset>

int main( int, char** )
{

    std::ifstream inputFile( "testData.txt",
       std::ios_base::in | std::ios_base::binary );
    if( !inputFile ) std::cout << "Failed to open input file!" << std::endl;

    char buffer[ CHAR_BIT * sizeof(float) ];
    inputFile.read( buffer, CHAR_BIT * sizeof(float) );

    std::cout << "cout.write of input from file = ";
    std::cout.write( buffer, CHAR_BIT * sizeof(float) );
    std::cout << std::endl;

    union {
        float f[ sizeof(unsigned long)/sizeof(float) ];
        unsigned long l;
    } funion;

    funion.l = std::bitset<32>( std::string( buffer ) ).to_ulong();
    std::cout << "funion.f = " << funion.f[0]
       << " bits = " << std::hex <<funion.l << std::endl;

    inputFile.close();
    return 0;
}

这通常假设您的 FPU 以与 CPU 的整数部分相同的字节序运行，并且 sizeof(long) > ;= sizeof(float)…对于 double 的保证较少，而且事实上，这个技巧更难移植到具有 64 位 FPU 的 32 位机器上。

编辑：既然我已经使联合成员的大小相等，我发现这段代码对字节序很敏感。解码后的浮点数将位于大端机器上数组的最后一个元素，小端机器上的第一个元素。 :v( 。也许最好的方法是尝试为联合体的整数成员提供与 FP 成员完全相同的位数，并在获取 to_ulong 后执行缩小转换。很难维护您似乎在原始代码中追求的可移植性标准。