定点转换 16 到 64 位？答案

【问题标题】：Fixed-point casting 16 to 64-bits?定点转换 16 到 64 位？
【发布时间】：2019-11-07 14:36:12
【问题描述】：

16 位数字的定点转换宏，具有最大值和最小值：

#define SCALEFACTOR_16(N) ( 1U << N )
#define Q_MAX16 (  SCALEFACTOR_16(16-1) - 1U )
#define Q_MIN16 ( -SCALEFACTOR_16(16-1)      )

将最小值转换为 64 位：

int64_t x = (int64_t)Q_MIN16;

给：
x == 0x0000 0000 ffff 8000
这是一个正数，而不是我的预期。

解决方法是将1U改为1UL：

#define SCALEFACTOR_16(N) ( 1UL << N )

在这种情况下，输出正常：
x == 0xffff ffff ffff 8000

为什么第一个案例没有按预期工作？演员阵容期间会发生什么？

【问题讨论】：

标签： c fixed-point

【解决方案1】：

您的系统有 32 位 (unsigned) int。您正在执行的所有工作都是 32 位值，并且您在完成工作后进行。当您从unsigned int 转换为int64_t 时，它不会更改值（它不会将unsigned 的高位解释为要扩展的符号位），因此它会被零填充。

【讨论】：

【解决方案2】：

1U 整数常量的类型为 unsigned int。移位操作的结果类型是其（提升的）左操作数，在本例中为 unsigned int。

虽然对无符号类型执行位移是正确的方法，但是在完成移位之后，您需要转换回预期的有符号类型。否则，转换为 int64_t 不会“符号扩展”数字，因为编译器会看到无符号类型。

请注意-SCALEFACTOR_16 出于同样的原因是可疑的，它实际上并没有做任何事情，因为一元减号的操作数是无符号的。当从无符号类型正确转换为有符号时，编译器会自动处理符号，所以不需要-。

SCALEFACTOR_16也有bug，需要将宏参数括在括号中。

解决方案：

#define SCALEFACTOR_16(N) ( 1U << (N) )
#define Q_MAX16 ( (int16_t)(SCALEFACTOR_16(16-1) - 1U) )
#define Q_MIN16 ( (int16_t)(SCALEFACTOR_16(16-1)     ) )

您也可以轻松地使这个宏变得非常通用：

#define SCALEFACTOR(N) ( 1U << (N) )
#define Q_MAX(N) ( (int##N##_t)( SCALEFACTOR(N-1) - 1U ) )
#define Q_MIN(N) ( (int##N##_t)( SCALEFACTOR(N-1)      ) )

完整示例：

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <inttypes.h>

#define SCALEFACTOR(N) ( 1U << (N) )
#define Q_MAX(N) ( (int##N##_t)(  SCALEFACTOR(N-1) - 1U ) )
#define Q_MIN(N) ( (int##N##_t)( -SCALEFACTOR(N-1)      ) )

int main (void)
{
  int64_t x;
  x = Q_MIN(16);
  printf("%.16"PRIx64 " %"PRIi64 "\n", x, x);

  x = Q_MIN(32);
  printf("%.16"PRIx64 " %"PRIi64 "\n", x, x);
}

【讨论】：

“移位操作的结果类型是其（提升的）左操作数，在本例中为 unsigned int”。你的意思是哪个左操作数在这里是 uint？
@Danijel 只有一个班次。 1U << N 的左操作数是1U。
好的，对不起，我想你指的是=左边的一些变量。

【解决方案3】：

因为您将 32 位无符号值 (0xFFFF 8000) 转换为 64 位有符号值 (0x0000 0000 FFFF 8000)。将无符号值转换为更大的类型只会在前面添加 0。将有符号值转换为更大的类型会将符号位添加到前面，例如：

(int64_t)(int32_t)Q_MIN16; ==> 0xffff ffff ffff 8000

【讨论】：