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私は最近、単精度浮動小数点値を含む大量のデータを格納およびロードする必要があるシステムに取り組んでいます。整数のネットワーク バイト オーダーを標準化することにしました。また、浮動小数点値をビッグ エンディアン形式で格納することにしました。つまり、次のようになります。

  |-- Byte 0 --| |-- Byte 1 -|  Byte 2   Byte 3
  #      ####### #     ####### ######## ########
Sign     Exponent          Mantissa
 1b    8b, MSB first    23b, MSB first

理想的には、 や のような関数を提供したいと考えhtonl()てntohl()います。これは、整数をスワブするために既にこれらを使用しているためです。また、可能な限りプラットフォームに依存しない方法でこれを実装したいと考えています (ただし、float型は IEEE754 32 に対応していると仮定します)。 -ビット浮動小数点値)。おそらく を使用してieee754.h、これを行う方法はありますか?

うまくいくと思われる答えが1つあり、それを以下に投稿しますが、かなり遅くて非効率的であるように思われます.

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3 に答える 3

1

上記の質問で述べたように、私は自分の問題に対する解決策を持っていますが、私は特にそれに執着しておらず、他の回答を歓迎しているので、質問ではなくここに投稿しています。特に、遅くなる可能性が高く、他の潜在的な問題の中でも、厳密なエイリアシングが壊れるかどうかはわかりません。

#include <ieee754.h>

float
htonf (float val)
{
  union ieee754_float u;
  float v;
  uint8_t *un = (uint8_t *) &v;

  u.f = val;
  un[0] = (u.ieee.negative << 7) + ((u.ieee.exponent & 0xfe) >> 1);
  un[1] = ((u.ieee.exponent & 0x01) << 7) + ((u.ieee.mantissa & 0x7f0000) >> 16);
  un[2] = (u.ieee.mantissa & 0xff00) >> 8;
  un[3] = (u.ieee.mantissa & 0xff);
  return v;
}

float
ntohf (float val)
{
  union ieee754_float u;
  uint8_t *un = (uint8_t *) &val;

  u.ieee.negative = (un[0] & 0x80) >> 7;
  u.ieee.exponent = (un[0] & 0x7f) << 1;
  u.ieee.exponent += (un[1] & 0x80) >> 7;
  u.ieee.mantissa = (un[1] & 0x7f) << 16;
  u.ieee.mantissa += un[2] << 8;
  u.ieee.mantissa += un[3];

  return u.f;
}
于 2012-05-16T14:30:30.763 に答える
1

これは移植可能な IEEE 754 書き込みルーチンです。ホスト マシンの浮動小数点表現に関係なく、IEEE 754 形式で double を書き込みます。

/*
* write a double to a stream in ieee754 format regardless of host
*  encoding.
*  x - number to write
*  fp - the stream
*  bigendian - set to write big bytes first, elee write litle bytes
*              first
*  Returns: 0 or EOF on error
*  Notes: different NaN types and negative zero not preserved.
*         if the number is too big to represent it will become infinity
*         if it is too small to represent it will become zero.
*/
static int fwriteieee754(double x, FILE *fp, int bigendian)
{
    int shift;
    unsigned long sign, exp, hibits, hilong, lowlong;
    double fnorm, significand;
    int expbits = 11;
    int significandbits = 52;

    /* zero (can't handle signed zero) */
    if (x == 0)
    {
        hilong = 0;
        lowlong = 0;
        goto writedata;
    }
    /* infinity */
    if (x > DBL_MAX)
    {
        hilong = 1024 + ((1 << (expbits - 1)) - 1);
        hilong <<= (31 - expbits);
        lowlong = 0;
        goto writedata;
    }
    /* -infinity */
    if (x < -DBL_MAX)
    {
        hilong = 1024 + ((1 << (expbits - 1)) - 1);
        hilong <<= (31 - expbits);
        hilong |= (1 << 31);
        lowlong = 0;
        goto writedata;
    }
    /* NaN - dodgy because many compilers optimise out this test, but
    *there is no portable isnan() */
    if (x != x)
    {
        hilong = 1024 + ((1 << (expbits - 1)) - 1);
        hilong <<= (31 - expbits);
        lowlong = 1234;
        goto writedata;
    }

    /* get the sign */
    if (x < 0) { sign = 1; fnorm = -x; }
    else { sign = 0; fnorm = x; }

    /* get the normalized form of f and track the exponent */
    shift = 0;
    while (fnorm >= 2.0) { fnorm /= 2.0; shift++; }
    while (fnorm < 1.0) { fnorm *= 2.0; shift--; }

    /* check for denormalized numbers */
    if (shift < -1022)
    {
        while (shift < -1022) { fnorm /= 2.0; shift++; }
        shift = -1023;
    }
    /* out of range. Set to infinity */
    else if (shift > 1023)
    {
        hilong = 1024 + ((1 << (expbits - 1)) - 1);
        hilong <<= (31 - expbits);
        hilong |= (sign << 31);
        lowlong = 0;
        goto writedata;
    }
    else
        fnorm = fnorm - 1.0; /* take the significant bit off mantissa */

    /* calculate the integer form of the significand */
    /* hold it in a  double for now */

    significand = fnorm * ((1LL << significandbits) + 0.5f);


    /* get the biased exponent */
    exp = shift + ((1 << (expbits - 1)) - 1); /* shift + bias */

    /* put the data into two longs (for convenience) */
    hibits = (long)(significand / 4294967296);
    hilong = (sign << 31) | (exp << (31 - expbits)) | hibits;
    x = significand - hibits * 4294967296;
    lowlong = (unsigned long)(significand - hibits * 4294967296);

writedata:
    /* write the bytes out to the stream */
    if (bigendian)
    {
        fputc((hilong >> 24) & 0xFF, fp);
        fputc((hilong >> 16) & 0xFF, fp);
        fputc((hilong >> 8) & 0xFF, fp);
        fputc(hilong & 0xFF, fp);

        fputc((lowlong >> 24) & 0xFF, fp);
        fputc((lowlong >> 16) & 0xFF, fp);
        fputc((lowlong >> 8) & 0xFF, fp);
        fputc(lowlong & 0xFF, fp);
    }
    else
    {
        fputc(lowlong & 0xFF, fp);
        fputc((lowlong >> 8) & 0xFF, fp);
        fputc((lowlong >> 16) & 0xFF, fp);
        fputc((lowlong >> 24) & 0xFF, fp);

        fputc(hilong & 0xFF, fp);
        fputc((hilong >> 8) & 0xFF, fp);
        fputc((hilong >> 16) & 0xFF, fp);
        fputc((hilong >> 24) & 0xFF, fp);
    }
    return ferror(fp);
}
于 2014-02-14T12:44:01.017 に答える