C++ 声明独立于平台的 32 位浮点数答案

【问题标题】：C++ declare platform independent 32-bit floatC++ 声明独立于平台的 32 位浮点数
【发布时间】：2013-09-13 08:28:07
【问题描述】：

有没有办法在 C++ 中声明 32 位浮点值 - 确保无论平台/编译器如何，它始终是 32 位？

我可以对这样的整数做到这一点：

#include <stdint.h>

uint32_t var;  //32 bit unsigned integer
uint64_t var1; //64 bit unsigned integer

有没有办法为花车做类似的事情？据我所知，

float var; //Usually is 32 bit, but NOT GUARANTEED to be 32 bit

是特定于实现的，不一定是 32 位的。（如果我错了，请纠正我）。

我正在使用 qt，所以如果有任何使用它的解决方案，我会接受它 - 我找不到类似 quint16 的浮点数（qreal 会根据平台更改大小）。

【问题讨论】：

否 - 某些平台可能有十进制浮点数。
如果平台不支持 32 位二进制浮点数据类型，您将如何处理？
那么，如果float 不是 32 位，您究竟希望发生什么？当然可以检查if (sizeof(float) != 4 && CHAR_BITS == 8) PANIC("Not 32-bit float!!!"); - 但如果没有 32 位浮点数，我不确定你希望编译器做什么......
那么，您编写的代码可能会在真正不起眼的硬件上运行吗？我的意思是 DSP 和大型而古老的大型机？如果不是，那么我会说忽略这个问题...... [我感觉 QT 在大型机上无论如何都不能很好地工作，而且 DSP 往往非常专业]。
毫无意义。即使您有两个都是 32 位的浮点数，当一个具有 23 位尾数而另一个具有 25 位尾数时，它们仍然不兼容。您需要指定所有宽度，而不仅仅是总宽度。

【解决方案1】：

您正在使用 Qt。这是 C++ 特有的，所以我不确定为什么这个问题被标记为 C。

据我所知，在所有支持 Qt 的平台上，键入 float 是 32 位 IEEE。

如果有人决定将 Qt 移植到具有 64 位 float 的 Cray 向量机上，那么无论如何您都不会拥有 32 位浮点类型（除非您自己在软件中实现它，但我不明白这会有什么用）。

没有<stdfloat.h>/<cstdfloat>对应<stdint.h>/<cstdint>。 C 和 C++ 提供了 float、double 和 long double，并对它们施加了最低要求，但没有为您提供要求任何特定大小的浮点类型的方法。

您最好的选择可能是在main 中添加类似这样的内容，或者在程序启动期间保证调用的某些函数中：

assert(CHAR_BIT * sizeof (float) == 32);

如果你的代码隐式依赖于它，也许还有CHAR_BIT == 8。

assert 不太可能触发 - 如果触发了，您将遇到更大的问题。

您可能需要重新考虑是否真的需要 32 位浮点类型。如果您的代码在 64 位 float 的系统上运行，那怎么会无法满足您的要求？

【讨论】：

谢谢！确定 Qt 只能在 32 位 IEEE 上运行吗？我标记为 C，因为我使用 qt 但不限于它 - 任何确保浮点数为 32 位/提供保证为 32 位的浮点数据类型的解决方案都可以，包括 C。我希望浮点数为 32 位，因为我写 32 位，因为我根据数据大小做了一些指针转换/算术运算。
@IlyaKobelevskiy：这对我来说不确定，也不太确定会继续如此，但很有可能。考虑不要编写对sizeof (float) 做出任何假设的代码。否则，如果没有可用的 32 位浮点类型，请决定您要做什么。除非您在软件中实现 32 位 FP（这可能是矫枉过正），否则您将不走运——assert 正是处理这种情况的方法。
你也可以进行编译时检查——C++定义了宏FLT_MIN, FLT_MAX, FLT_MANT_DIG (#include <cfloat>);或者在 C++11 代码中，您可以使用 static_assert(numeric_limits<float>::max() <= ...)（或 min 等）（#include <limits>）。
那么float 是 32 位但格式与您想要的格式不同的平台呢？很难说出您的要求是什么。
@IlyaKobelevskiy：一些低端 ARM 只有double 64 位 IEEE 硬件。 32 位 FP 可以在 64 位中相当有效地模拟。但是您会遇到类似于 x87 80 位寄存器的问题。

【解决方案2】：

没有这种大小的浮点类型，但您始终可以静态断言大小为 32 位。甚至可能像全局 char 数组这样简单：

#include <climits>

char static_assert_float32[1 - (2 * ((sizeof(float) * CHAR_BIT) != 32))];

如果 float 不是 32 位，则通过声明一个负大小的数组将无法编译。

【讨论】：

或者，更简单地说，static_assert(sizeof(float) == 4, "require 32-bit floats")。
@Adam：不，CHAR_BIT==16 失败。
@MSalters，如果我没看错，你是对的。如果一个字节不是 8 位，我写的是真的。由于 sizeof 返回字节数。是这个意思吗？
@AdamBurry：是的，C++ 将byte 定义为char 的大小，不一定是八位字节（8 位）。因此，根据定义，sizeof(char)==1 无处不在。所有其他尺寸都是相对于此定义的。
嗯，有明显的static_assert(sizeof(float) * CHAR_BIT == 32, "require 32 bits floats"，这使得32明显并且代码可移植。

【解决方案3】：

最常见的 C 和 C++ 实现将使用 32 位 float 类型。如果您确实需要捕获任何不会出现这种情况的平台，您可以使用以下方法在程序早期抛出错误：

#include <limits.h>
if (sizeof(float) * CHAR_BIT != 32)
    // error code here

不幸的是，我不知道在编译时检测它的方法，我之前的答案有缺陷。

【讨论】：

【解决方案4】：

在支持 IEEE-754 float 的平台上，它将是 32 位的。在没有的平台上，不同的宽度可能是您最不关心的问题。底线 - 使用float，不用担心。

【讨论】：

【解决方案5】：

当且仅当 float 符合 IEC 559/IEEE 754 浮点标准时，布尔静态成员常量 std::numeric_limits<float>::is_iec559 为真。您需要#include 标头<limits>。

请注意，仅此一项并不能告诉您 float 是否具体 32 位 IEEE 浮点，只是它是 IEEE 浮点——一些没有 32 位浮点的实现例如，点硬件可能会选择 float 为 64 位 IEEE 浮点数。

【讨论】：

【解决方案6】：

知道 sizeof(float) 为 32 位通常就足够了，但在所有情况下都不够。

IEEE 758 定义了众所周知的 32 位 binary32，它通常被实现。但是 IEEE 758 也定义了一个 32 位的 decimal32，它主要用于存储而不是计算。还存在其他非 IEEE 758 32 位浮点实现，但肯定不那么常见。

即使已知float 是 32 位 IEEE 758-2008 binary32，给定环境遵守其严格定义（Nan、次正规、舍入模式）的程度可能会有所不同.我怀疑这是 32-float 实现细微变化的最大来源。

因此，准确了解所使用的浮点模型的目标可能会确保跨平台的一致性，但在编译时检测可能非常具有挑战性。

【讨论】：