Как бы вы подсчитали количество бит, установленных в числе с плавающей запятой?

Question

Как вы рассчитываете количество бит, установленных в числе с плавающей запятой, с помощью функций C?

Answer 1

Вы имеете в виду биты, установленные в представлении числа одиночной точности IEEE-754? Если это так, добавьте его в int (как float, так и int шириной 32 бит) и выполните обычный бит: SO question #109023.

Answer 2

Если вы хотите работать на фактическом побитовом представлении числа с плавающей точкой, вы должны сделать что-то вроде этого:

float f; /* whatever your float is */ 
int i = *(int *)&f; 

Что это делает взять адрес f с адресом-оператора, &. Этот адрес имеет тип float *, указатель на поплавок. Затем он обновляет его с помощью (int *), в котором говорится: «Притворитесь, что этот указатель больше не указывает на float, но теперь он указывает на int». Обратите внимание, что он не меняет значение на f. Затем последний * (или, во-первых, поскольку мы читаем справа налево) разыскивает этот указатель, который является указателем на int и поэтому возвращает int, a.k.a. целое число с тем же поразрядным представлением, что и float.

Чтобы сделать наоборот (конвертировать и int i обратно в float f), сделайте наоборот:

f = *(float *)&i; 

Если я не ошибаюсь, эта операция не определено стандартом C, но вероятно, будет работать на большинстве компьютеров и компиляторы. Он неопределен, потому что я считаю, что фактическое число чисел с плавающей запятой зависит от реализации и может быть оставлено в ЦП или компиляторе, и поэтому значение i почти невозможно предсказать после этой операции (то же самое касается значения f в обратном порядке). Это классно используется в функции обратного квадратного корня Джона Кармака для той же гнусной цели.

В любом случае, если вы делаете это в реальном коде, вы должны, вероятно, остановиться и подумать дважды о том, что вы пытаетесь сделать, и почему вы используете float s для этого. Однако, если вы просто делаете это из любопытства, или вы подумали об этом и уверены в своем дизайне и методах, пойдите для этого.

Я убежден, что вы уже знаете, как подсчитать количество бит, заданных в правильном целое, поскольку это намного проще. Если вы не знаете, ваш компилятор (или язык C, я даже не знаю) может иметь функцию для подсчета бит, или вы можете использовать что-то с замечательного веб-сайта Bit-Twiddling Hacks, который имеет способы сделать что-то подобное побитовые операции (которые должны быть довольно быстрыми).

Answer 3

#include <stdio.h> /* for printf() */ 
#include <limits.h> /* for CHAR_BIT */ 

int main(void) { 
    /* union method */ 
    { 
    /* a union can only be initialized for the first option in the union */ 
    union { float f; char cs[sizeof(float)]; } const focs = { 1.0 }; 
    int j,k; 
    int count = 0; 
    for (j = 0; j < sizeof(float); j++) 
    { 
     char const byte = focs.cs[j]; 
     for (k = 0; k < CHAR_BIT; k++) 
     { 
     if ((1 << k) & byte) 
     { 
      count++; 
     } 
     } 
    } 
    printf("count(%2.1f) = %d\n", focs.f, count); 
    } 
    /* cast method */ 
    { 
    float const f = 2.5; 
    int j,k; 
    int count = 0; 
    for (j = 0; j < sizeof(float); j++) 
    { 
     char const byte = ((char *)&f)[j]; 
     for (k = 0; k < CHAR_BIT; k++) 
     { 
     if ((1 << k) & byte) 
     { 
      count++; 
     } 
     } 
    } 
    printf("count(%2.1f) = %d\n", f, count); 
    } 
    return 0; 
} 

Answer 4

Хорошая функция для подсчета установленных битов в целое число упомянутых в первом ответе:

int NumberOfSetBits(int i) 
{ 
    i = i - ((i >> 1) & 0x55555555); 
    i = (i & 0x33333333) + ((i >> 2) & 0x33333333); 
    return ((i + (i >> 4) & 0xF0F0F0F) * 0x1010101) >> 24; 
} 

Чтобы использовать его на поплавок вы могли бы сделать что-то вроде этого:

//... 
float f; 
//... 
int numBitsOfF = NumberOfSetBits(*(int*) &f); 

Answer 5

The following function will find the number of bits in a 32-bit number. Just type case your float with integer and call this function by a cast 
float f=3.14f; 
count_bits(*(int *)&f); 

int count_bits(int v) 
{ 
    // count the number of bits set in v 
    int c; // c accumulates the total bits set in v 
    int b=v; 
    for (c = 0; v; c++) 
    { 
      v &= v - 1; // clear the least significant bit set 
    } 
    //printf("No of bits in %d is %d\n",b,c); 
    return c; 
}