如何将 double 转换为 float 指针？

Question

我正在尝试将双精度浮点型转换为浮点型指针，但是我不知道正确的方法。

这是我的代码：

#include <iostream>

int main(int argc, const char * argv[]) {
    // insert code here...


    float *f;
    double d = 10;

    f = reinterpret_cast<float*>(&d);
    d = 20;

    std::cout << "RESULT : " << *f << std::endl;
    return 0;
}

我得到了以下结果。

RESULT : 0
Program ended with exit code: 0

我应该如何正确地将双精度浮点数转换为浮点数指针？

补充：我期望得到的结果是20

- Zack Lee

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你不能这样做。你实际想要解决什么问题？这是一个 XY 问题 吗？ - Jabberwocky

当您将指向复合64位表示法（尾数、指数）的指针转换为指向不同的 32位表示法的指针，并在新表示法之后解释指向的内存时，您期望发生什么？转换值是一回事，转换指针是完全不同的事情。 - DevSolar

话虽如此，我不理解为什么要投反对票。这个问题问得很好，并附带了代码片段。我们难道不能再问好问题吗？ - Bathsheba

我也不理解为什么有人会因为“不清楚你在问什么”而投下关闭票。他的问题非常明确。 - Jabberwocky

这个问题已经自带了正确答案。我觉得真正的问题是，为什么输出结果与预期不同。最初这个问题甚至没有说明预期输出是什么。 - M.M

Answer 1

请考虑：

#include <cstdio>
#include <cassert>

using namespace std;

int main()
{
    double d = 10;
    float f;
    assert( sizeof d == 8 );
    assert( sizeof f == 4 );

    unsigned char * d_ = (unsigned char *)&d;
    printf( "%hhx %hhx %hhx %hhx %hhx %hhx %hhx %hhx\n", d_[0], d_[1], d_[2], d_[3], d_[4], d_[5], d_[6], d_[7] );
}

在我的电脑上，这至少会给出以下输出：

0 0 0 0 0 0 24 40

解释：

这是一个值为10的double的内部表示。

将double *转换为float *时，您只查看其前四个字节-0 0 0 0。你明白为什么当你引用指针时会得到一个0输出吗？

(除了像其他人指出的那样，因为破坏了严格别名的规定而使指针解引用行为未定义。)

解决方案：

你可能想要转换d的值：

static_cast<float>(d);

然后，您可以将该值存储在正确类型的对象中：

float f = static_cast<float>(d);
float * fp = &f;

- DevSolar

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@ZackLee：IEEE标准754浮点数有一个很好的内部表示解释，如果你感兴趣的话。 - DevSolar

点赞给 @M.M 指出了严格别名的破坏。 - DevSolar

Answer 2

行为是未定义的：语言没有提供这样做的方法。例如，sizeof(float*)不必与sizeof(double*)相同。C++旨在最大程度地灵活使用。

您可以将double的地址强制转换为const unsigned char*指针，并以此方式读取内存。

否则，您需要转向汇编语言，在CPU级别上，指向类型和整数类型之间的区别相当模糊。

如果您想将double转换为float，请写

double d = 10; float f = d;

- Bathsheba

Answer 3

您的指针转换代码是正确的。

错误在于*f，它通过违反严格别名规则引起未定义行为。 您不能通过具有错误类型的指针读取或写入对象。(有一小部分例外)

- M.M

Answer 4

您想要做的是一个 narrowing 的 static_cast:

auto f = static_cast<float>(d);
float* pointer = &f;

使用reinterpret_cast将失败，因为它不会让编译器将一个double的二进制表示更改为float的二进制表示。它实际上会重新解释双精度值为浮点数，导致奇怪和未定义的结果，因为表示不同。static_cast则会为您处理正确调整表示，可能会截断最低有效位。之后，您可以安全地使用浮点变量的地址，并使用指针访问该值。

- Jodocus

Answer 5

您想要的行为可以在C++中实现。不过，不能使用裸指针，但C++允许用户定义类型。

class double_as_float {
  double& d;
public:
  double_as_float(double& d) : d(d) { }
  float operator*() const { return static_cast<float>(d); }
};

使用方法：

#include <iostream>
int main() {

    double d = 10;

    double_as_float f { d };
    d = 20;

    std::cout << "RESULT : " << *f << std::endl;
    return 0;
}

- MSalters