如何将存储 IEEE 754 浮点数的 4 个字节转换为 C 中的浮点值？答案

【问题标题】：How can I convert 4 bytes storing an IEEE 754 floating point number to a float value in C?如何将存储 IEEE 754 浮点数的 4 个字节转换为 C 中的浮点值？
【发布时间】：2012-09-03 04:58:37
【问题描述】：

我的程序从文件中读取 4 个字节的 IEEE 754 浮点数。我需要将这些字节可移植地转换为我的 C 编译器浮点类型。换句话说，我的 C 程序需要一个带有原型 float IEEE_754_to_float(uint8_t raw_value[4]) 的函数。

【问题讨论】：

由于字节顺序，不会有 100% 可移植的方式。但我敢打赌，您只需一个简单的union 就可以逃脱惩罚。
@Mysticial，我想知道这一点。我知道对于大端整数，有一种 100% 可移植的方式来实现这一点。为什么浮点数应该有所不同？
嗯，首先，你不能移动浮点数。所以你不能仅仅使用浮点运算来逐字节地“构造”一个浮点值。
@Mysticial，但浮点数只是一个数字的另一个数字的幂，以及一个符号位。是不是可以只做sign_bit * powf(x, y)？
你可以那样做。如果性能很重要，可能不是最好的主意。（您还必须检查无穷大和 NaN ...）但另一个问题是输入字节的字节序。所以除了使用预处理器检查字节序然后选择适当的实现之外，我看不到任何其他方法。

标签： c floating-point ieee-754

【解决方案1】：

如果您的实现可以保证正确的字节顺序：

float raw2ieee(uint8_t *raw)
{
    // either
    union {
        uint8_t bytes[4];
        float fp;
    } un;
    memcpy(un.bytes, raw, 4);
    return un.fp;

    // or, as seen in the fast inverse square root:
    return *(float *)raw;
}

【讨论】：

【解决方案2】：

如果字节序相同，则如下：

float f;
memcpy(&f, raw_value, sizeof f);
return f;

如果没有，说：

float f;
char * p = (char *)&f;

现在根据需要手动填充字节 p[0]...。

【讨论】：

【解决方案3】：

这是一个可移植地将 IEEE_754 数字转换为 C 编译器的浮点值的解决方案。此代码有效，但获取分数值的循环很丑陋，可以做得更好。同样，此代码不处理无穷大等特殊情况，而不是数字。

float IEEE_754_to_float(const uint8_t raw[4]) {
        int sign = (raw[0] >> 7) ? -1 : 1;

        int8_t exponent = (raw[0] << 1) + (raw[1] >> 7) - 126;

        uint32_t fraction_bits = ((raw[1] & 0x7F) << 16) + (raw[2] << 8) + raw[3];

        float fraction = 0.5f;
        for (uint8_t ii = 0; ii < 24; ++ii)
                fraction += ldexpf((fraction_bits >> (23 - ii)) & 1, -(ii + 1));

        float significand = sign * fraction;

        return ldexpf(significand, exponent);
}

【讨论】：

不需要单独处理每个小数位。只需定义 float fraction = 1<<23 | fraction_bits; 并调整最终 ldexpf 中的指数。（如果原始指数为零，则省略 1<<23 以处理非规范化）。任何 24 位整数都可以无错误地转换为 IEEE 754 浮点数。（此外，您的循环包括 ii 为 23 的迭代，这没有效果，因为您的 fraction_bits 的第 23 位是 0。）