将 int 转换为 float：它是如何完成的答案

【问题标题】：Convert int to float: how it is done将 int 转换为 float：它是如何完成的
【发布时间】：2012-07-19 21:25:59
【问题描述】：

我是 C 编程语言的新手，我想问一个问题。

这里的整数 i 被转换为浮点数，然后 f（不知何故）成功代表 5.0：

int i = 5;
float f = i;   //Something happened here...

但是，如果我们尝试这种方法：

int i = 5;
float f = *(float *)&i;

f 不会得到 5.0，因为它以“浮点方式”解释存储在 i 中的位。那么编译器在第一种情况下实际上做了什么魔法呢？这似乎是一项相当费力的工作......有人可以指定吗？谢谢。

【问题讨论】：

标签： c++ c casting type-conversion

【解决方案1】：

这是一项费力的工作，但任何支持浮点的 CPU 都会提供执行此操作的指令。

如果您必须自己将 2 的补码 int 转换为 IEEE 浮点格式，您会：

取整数 base-2 对数（与最高设置位的索引密切相关），它为您提供指数。对此进行偏移并将其存储在浮点数的指数位中。
将int 的顶部n 位（从第一个设置的无符号位之后位开始）复制到浮点数的有效数字中。 n 是 float 中的许多有效位（对于 32 位单精度浮点数为 23）。如果int 中有任何剩余位（即大于 2²⁴），并且您有空间的位之后的下一位是1，您可能会或可能会不根据操作中的 IEEE 舍入模式进行舍入。
将符号位从int 复制到float。

【讨论】：

尾数没问题，需要补充的是指数需要计算

【解决方案2】：

如果你看一下程序集

    int i = 5;
000D139E  mov         dword ptr [i],5  
    float f = i;
000D13A5  fild        dword ptr [i]  
000D13A8  fstp        dword ptr [f]

fild有什么魔力

【讨论】：

它务实地回答了what magic the complier actually does 的问题，并带有一个很好的链接，+1。

【解决方案3】：

将 int 位转换为浮点数

float IntBitsToFloat(long long int bits)
{
    int sign     = ((bits & 0x80000000) == 0) ? 1 : -1;
    int exponent = ((bits & 0x7f800000) >> 23);
    int mantissa =  (bits & 0x007fffff);

    mantissa |= 0x00800000;
   // Calculate the result:
   float f = (float)(sign * mantissa * Power(2, exponent-150));
   return f;
}

【讨论】：

【解决方案4】：

在 IA32 系统上，编译器会生成以下内容：-

fild dword ptr [i] ; load integer in FPU register, I believe all 32bit integers can be represented exactly in an FPU register
fstp dword ptr [f] ; store fpu register to RAM, truncating/rounding to 32 bits, so the value may not be the same as i

【讨论】：

【解决方案5】：

魔法取决于您的平台。

一种可能性是您的 CPU 有一条特殊指令可以将浮点数复制到整数寄存器中。

当然，必须有人设计这些 CPU，所以这并不是对手头算法的真正解释。

一个平台可能正在使用这样的浮点格式（实际上，这是一个定点格式）：

[sIIIIFFFF]

s 是符号，Is 是点之前的部分，Fs 是点之后的部分，例如（点是虚拟的，仅用于演示）

 -  47.5000
[sIIII.FFFF]

在这种情况下，转换几乎是微不足道的，可以使用位移来实现：

    -47.5000
 >> 4
 ---------------
    -47

和本例一样，商品 C++ 实现使用浮点表示，通常称为IEEE Floating Point，另请参见IEEE 754-1985。这些比定点数更复杂，因为它们实际上指定了一个简单的公式，形式为 _s*mⁿ，但是，它们具有明确定义的解释，您可以将它们展开成更合适的东西。

【讨论】：

【解决方案6】：

嗯，我刚刚在VC++下编译了有问题的代码，看了下反汇编：

   int i = 5;
00A613BE  mov         dword ptr [i],5 

   float f = i;
00A613C5  fild        dword ptr [i] 
00A613C8  fstp        dword ptr [f]

第一个汇编语句将 5 移动到由 i 表示的内存中。第二条语句 fild 将 i 表示的内存转换为浮点数，并将其压入 FPU 堆栈。第三条语句 fstp 获取 FPU 堆栈上的内存并将其移至 f。

【讨论】：

稍微解释一下如何？提及这段代码的作用，我保证至少有一个赞成票:)
第一个汇编语句将 5 移动到 i 表示的内存中。第二条语句 fild 将 i 表示的内存转换为浮点数，并将其压入 FPU 堆栈。第三条语句 fstp 获取 FPU 堆栈上的内存并将其移至 f。
+1 表示评论，但是如何将此信息添加到您的答案中？

【解决方案7】：

在几乎所有现代系统中，浮点运算的规范都是 IEEE754 标准。这详细说明了从内存中的布局到如何传播截断和舍入的所有内容。这是一个很大的领域，在科学和工程编程中您经常需要详细考虑。

【讨论】：