内容简介：python中数字与C语言中double结构转换
最近遇到个问题需要将 C语言 中以double类型存储的数字在 python 中进行转换.
先看看C语言中double类型数据是如何存储的:
使用程序
int main()
{
int i = 21;
double d = (double)i;
printf("%x\n",&d);
return 0;
}
获取到21转换成double后在内存中存储的值, 具体为
0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x35 0x40
由于是小端序, 所以需要看成
0x40 0x35 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00
二进制为
0100000000110101000000000000000000000000000000000000000000000000
共64位.
Google 后得知C语言中double型使用的是 IEEE 754 标准.
在这里可以下载:
https://people.eecs.berkeley.edu/~wkahan/ieee754status/IEEE754.PDF
https://www.csee.umbc.edu/~tsimo1/CMSC455/IEEE-754-2008.pdf
由于我这里只需要大概了解, 所以并没有看文档, 通过网上总结好的资料了解到的信息如下:
IEEE 754 规定单精度浮点数使用4个字节存储, 双精度浮点数使用8个字节存储, 分为三个部分表示: 符号位、阶数、尾数。
单精度格式：
符号位 1位, 从右往左第32位, 0表示正数, 1表示负数
阶数 8位, 从右往左第31-24位,阶数需要在结果上+127
位数 23位, 从右往左第23-1位
双精度格式:
符号位 1位, 从右往左第64位, 0表示正数, 1表示负数
阶数 11位, 从右往左第63-53位,阶数需要在结果上+1023
位数 52位, 从右往左第52-1位
这里以21转为双精度格式为例, 来手工转换一次
0 | 000 0000 0000 | 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
因为21大于0，所以符号位为0
21转为二进制得 10101
使用科学记数法表示为: 1.0101 * 2^4
由于二进制第一位总是1, 所以第1位不记录.
阶数需要加上1023, 得到1027.
使用二进制表示为100 0000 0011
得到最终结果 0 | 100 0000 0011 | 0101 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
有两个例外需要注意
-
0.0存储为全零.
-
无穷大数的阶数全为1, 位数部分全为0, 符号位指示正无穷或负无穷.
由上面的资料, 编写了下面代码. 由于没有看到完整文档, 也没有处理异常情况, 所以这段代码在实际使用时, 无法处理一些数字.
def number2double_bin(value):
mantissa = bin(value)[3:]
exponent = bin(len(mantissa) + 1023)[2:]
sig_bit = 1 if value < 0 else 0
return str(sig_bit).zfill(1) + str(exponent).zfill(11) + str(mantissa).ljust(52, '0')
def double_bin2number(value):
sig_bit = value[0]
exponent = int("0b" + value[1:12], 2) - 1023
mantissa = int("0b1" + value[12:12 + exponent], 2)
return mantissa if sig_bit == "0" else -mantissa
def number2double_hex(value):
mantissa = bin(value)[3:]
exponent = bin(len(mantissa) + 1023)[2:]
sig_bit = 1 if value < 0 else 0
dst = str(sig_bit).zfill(1) + str(exponent).zfill(11) + str(mantissa).ljust(52, '0')
result = "0x"
for i in range(0, 8):
jn0 = i * 8
result += hex(int(
"0b" + dst[jn0 + 0] + dst[jn0 + 1] + dst[jn0 + 2] + dst[jn0 + 3] + dst[jn0 + 4] + dst[jn0 + 5] + dst[
jn0 + 6] + dst[
jn0 + 7], 2))[2:].zfill(2)
return int(result, 16)
def double_hex2number(value):
str_hex = hex(value)[2:].zfill(8)
str_bin = ""
for i in range(0, 4):
jn0 = i * 2
str_bin += bin(int(str_hex[jn0] + str_hex[jn0 + 1], 16))[2:].zfill(8)
sig_bit = str_bin[0]
exponent = int("0b" + str_bin[1:12], 2) - 1023
mantissa = int("0b1" + str_bin[12:12 + exponent], 2)
return mantissa if sig_bit == "0" else -mantissa
# 使用结果如下
print(double_hex2number(0x4035000000000000))
# 输出 21
print(hex(number2double_hex(21)))
# 输出 0x4035000000000000
print(number2double_bin(21))
# 输出 0100000000110101000000000000000000000000000000000000000000000000
print(double_bin2number("0100000000110101000000000000000000000000000000000000000000000000"))
# 输出 21
使用python中提供的struct.pack和struct.unpack可以更优雅的实现功能
def trans(s):
return ''.join('%.2x' % x for x in s)
# 十六进制字符串转数字
print(struct.unpack('d', binascii.a2b_hex("0000000000003540"))[0])
# 输出 21
# 数字转十六进制字符串
print(trans((struct.pack('d', 21))))
# 输出 0000000000003540
以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持 码农网
猜你喜欢:
- Android 多国语言转换 Excel 和 Excel 转换为 string
- 把自然语言文本转换为向量
- C语言中的隐式转换
- go语言中int和byte转换
- C语言实现任意进制转换代码及解析
- Go语言的断言返回值和类型转换的区别
本站部分资源来源于网络，本站转载出于传递更多信息之目的，版权归原作者或者来源机构所有，如转载稿涉及版权问题，请联系我们。
