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浮点数类型转换的及其内存模型

2024-09-22 05:30:25   216人阅读

先看一段测试code：

void  do_test() {
    unsigned int uValue = http://www.mamicode.com/0xC1480000;
    printf("uValue = http://www.mamicode.com/%u,%d,%x,&uValue = %p/n",uValue,uValue,uValue,&uValue);

    float fValue1 = (float) uValue;
    printf("fValue1 = %f,&fValue1 = %p, *((unsinged int*)&fValue1) = %x\n",fValue1,&fValue1,*((unsigned int*)&fValue1));

    float fValue2 = *((float*) &uValue);
    printf("fValue2 = %f,&fValue2 = %p, *((unsinged int*)&fValue2) = %x\n",fValue2,&fValue2,*((unsigned int*)&fValue2));
}

它的运行结果为：

uValue = http://www.mamicode.com/3242721280,-1052246016,c1480000,&uValue = 0xbe99b59c>

 

首先第一段uValue：

它的16进制表达方式也就是内存里面的值为0xC1480000；

将数据0xC1480000表示成unsigned int，它的值是3242721280；

将数据0xC1480000表示成int，它的值是-1052246016。

 

第二段fValue1：

它的值是从uValue强转而来的；

它的内存里面的值是0x4F414800，也就是说float fValue1 = (float) uValue;这种强转会改变内存里的值；

而这个0x4F414800表示成float，它的值是3242721280.000000。

 

第三段fValue2：

它的内存值是uValue的内存值拷贝而来的，是0xC1480000

而是0xC1480000表示成float，它的值是-12.5，也就是说float fValue2 = *((float*) &uValue);的赋值方式不会改变内存值。

 

我们从会变得角度看看上面的几个赋值过程：

000010e4 <_Z7do_testv>:
    10e4:       b57f            push    {r0, r1, r2, r3, r4, r5, r6, lr}
    10e6:       ab06            add     r3, sp, #24
    ; 第一段
    10e8:       4919            ldr     r1, [pc, #100]  ; (1150 <_Z7do_testv+0x6c>)
    10ea:       481a            ldr     r0, [pc, #104]  ; (1154 <_Z7do_testv+0x70>)
    10ec:       f843 1d0c       str.w   r1, [r3, #-12]!
    10f0:       460a            mov     r2, r1
    10f2:       9300            str     r3, [sp, #0]
    10f4:       4478            add     r0, pc
    10f6:       460b            mov     r3, r1
    10f8:       f7ff ec0e       blx     918 <printf@plt>
    ; 第二段
    10fc:       ed9d 7a03       vldr    s14, [sp, #12]
    1100:       eef8 7a47       vcvt.f32.u32    s15, s14
    1104:       a806            add     r0, sp, #24
    1106:       ee17 2a90       vmov    r2, s15
    110a:       eef7 0ae7       vcvt.f64.f32    d16, s15
    110e:       f840 2d08       str.w   r2, [r0, #-8]!
    1112:       edcd 7a01       vstr    s15, [sp, #4]
    1116:       9000            str     r0, [sp, #0]
    1118:       480f            ldr     r0, [pc, #60]   ; (1158 <_Z7do_testv+0x74>)
    111a:       ec53 2b30       vmov    r2, r3, d16
    111e:       4478            add     r0, pc
    1120:       f7ff ebfa       blx     918 <printf@plt>
    ; 第三段
    1124:       f8dd c00c       ldr.w   ip, [sp, #12]
    1128:       ab06            add     r3, sp, #24
    112a:       480c            ldr     r0, [pc, #48]   ; (115c <_Z7do_testv+0x78>)
    112c:       ee00 ca10       vmov    s0, ip
    1130:       f843 cd04       str.w   ip, [r3, #-4]!
    1134:       4478            add     r0, pc
    1136:       9300            str     r3, [sp, #0]
    1138:       eeb7 1ac0       vcvt.f64.f32    d1, s0
    113c:       f8cd c004       str.w   ip, [sp, #4]
    1140:       ec53 2b11       vmov    r2, r3, d1
    1144:       f7ff ebe8       blx     918 <printf@plt>
    1148:       b007            add     sp, #28
    114a:       f85d fb04       ldr.w   pc, [sp], #4
    114e:       bf00            nop
    1150:       c1480000
    1154:       00000105
    1158:       000000fb
    115c:       00000122

第二段中的vcvt.f32.u32指令就是u32转成float的，而vcvt.f64.f32是float转double的。

那第二段为什么会出现vcvt.f32.u32呢？因为print中的%f表示的是double类型，所以fValue1就强制转换成double类型了。

同样，第三段中，也有vcvt.f64.f32，但第三段不会有vcvt.f32.u32。

 

因此浮点数的强制类型转换，会带来内存值的改变，而这个内存值的改变正是用vcvt指令进行的。

它的转换依据是IEEE标准，可以参考http://blog.csdn.net/demon__hunter/article/details/3566232

 

0xC1480000 -> 1100 0001 0100 1000   0000 0000 0000 0000

符号位：1 表示是负数

指数位：100 0001 0 = 130

小数位： 100 1000   0000 0000 0000 0000

 

 

运算方法：

小数位前面加个1和点‘.’

1.100 1000   0000 0000 0000 0000

指数位值减去127，如130-127=3，表示小数点右移3个位，得：

1100 .1000   0000 0000 0000 0000

小数点前面的数1100 = 1*(2^3)+1*(2^2)+0*(2^1)+0*(2^0) = 12

小数点后面的数1000   0000 0000 0000 0000 = 1*(2^-1)+0*(2^-2)+0*(2^-3)+... = 1*(2^-1) = 0.5

加上符号位后，它的值就是-12.5

 

同理：

0x4F414800 -> 0100 1111 0100 0001 0100 1000 0000 0000

符号位：0 表示是正数

指数位：100 1111 0 = 158

小数位： 100 0001 0100 1000 0000 0000

运算方法：

小数位前面加个1和点‘.’

1.100 0001 0100 1000 0000 0000

指数位值减去127，如158-127=31，表示小数点右移31个位，得：

1100 0001 0100 1000 0000 0000 0000 0000.

明显，这个值就没有小数点后面的数了，

二进制1100 00001 0100  1000 0000 0000 0000 0000转换成十进制就是3242721280

 

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