清除单个精度浮点数的位

C++: Clear bits of a single precision float

本文关键字：浮点数 精度 单个 清除      更新时间：2023-10-16

我目前正在将最初用于OpenCL的程序转换为c++，并且我在其中的一个特定部分遇到了一点麻烦。

上述程序中常用的表达式之一涉及将32位浮点数转换为整数(即不是实际将其舍入为int，而是将相同的数据解释为int -想想reinterpret_cast)，对其执行一些位旋转魔术，然后将其转换回浮点数(再次不是实际转换，而是重新解释相同的数据)。虽然这在OpenCL中工作得很好，但在c++和gcc中，这违反了严格的别名规则，如果启用了优化，则会破坏程序，并且根据体系结构，可能涉及昂贵的load-hit-store，因为浮点寄存器和整数寄存器是分开的。

我已经能够有效地避免大多数这些表达式，但有一个我不确定是否可以更快地完成。基本上，这样做的目的是清除浮点数右侧的一些位;OpenCL代码这样做:

float ClearFloatBits(float Value, int NumberOfBits) {
    return __int_as_float((__float_as_int(Value) >> NumberOfBits) << NumberOfBits);
}

由于这实际上是从指定的(二进制)数字向下舍入，所以我的c++版本现在看起来像这样:

float ClearFloatBits(float Value, int NumberOfBits) {
    float Factor = pow(2.0f, 23 - NumberOfBits);
    return ((int)(Value*Factor))/Factor;
}

其中的pow和除法当然被一个LUT查找和一个相应的乘法所取代，为了更好的可读性这里省略了。

有更好的方法吗?让我特别恼火的是(int)到舍入的转换，我想这是最昂贵的部分。如果有帮助的话，可以保证传递给函数的浮点数是介于1.0(含)和2.0(不含)之间的数字。

Thanks in advance

使用联合hack代替:

float ClearFloatBits(float Value, int NumberOfBits) {
   union { unsigned int int_val; float flt_val; } union_hack;
   union_hack.flt_val = Value;
   (union_hack.int_val >>= NumberOfBits) <<= NumberOfBits;
   return union_hack.flt_val;
}

严格来说，这是未定义的行为。根据C和c++标准，写是非法的，如果对union的一个成员进行写操作，然后从另一个成员中读取，而不首先对该成员进行写操作，则的结果是未定义的。

然而，联合的这种用法是如此广泛和古老，以至于我所知道的编译器编写者都没有遵守这个标准。在实践中，该行为定义得非常好，并且正是您所期望的。也就是说，如果移植到一些非常奇怪的架构机器上，使用非常严格的编译器，这个hack可能无法工作。

重新解释为int违反了混叠规则。将其重新解释为unsigned char[4]则不然。是否需要支持NumberOfBits值>=8 ?如果没有，你可以在ptr[3]

上进行位移

不能使用floor()而不是转换为int类型吗?

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