将无符号字符数组转换为浮点数数组

Question

什么是将无符号字符数组转换为浮点数组的最佳方法？

我目前有一个for循环如下所示：

for (i=0 ;i< len; i++)
    float_buff[i]= (float) char_buff[i];

我还需要逆转过程，即将无符号字符转换为浮点数（将浮点数转换为8位）

for (i=0 ;i< len; i++)
    char_buff[i]= (unsigned char) float_buff[i];

任何建议都将不胜感激

谢谢

- miki

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你在做什么需要这个？ - graham.reeds

Answer 1

我认为最好的方法是使用函数对象：

template <typename T> // T models Any
struct static_cast_func
{
  template <typename T1> // T1 models type statically convertible to T
  T operator()(const T1& x) const { return static_cast<T>(x); }
};

接着是：

std::transform(char_buff, char_buff + len, float_buff, static_cast_func<float>());
std::transform(float_buff, float_buff + len, char_buff, static_cast_func<unsigned char>());

这是最易读的，因为它用英语表述了正在进行的操作：使用静态转换将序列转换为不同类型。未来的转换可以在一行中完成。

- Mark Ruzon

Answer 2

您的解决方案基本上是最佳选项，但是我建议考虑切换到：

char_buff[i]= static_cast<unsigned char>(float_buff[i]);

- Reed Copsey

Answer 3

该转换是自动的，因此您无需明确指定。
但是您可以使用标准算法：

std::copy(char_buff,char_buff+len,float_buff);

将浮点数转换回字符时，可能会丢失信息。因此，您需要更加明确。

std::transform(float_buff,float_buff+len,char_buff,MyTransform());

在这里，我们使用名为MyTransform的类，该类应该具有一个operator()，该操作符接受一个float参数并返回一个char。这应该很容易实现。

- Martin York

Answer 4

你的第一个循环不需要进行强制类型转换。你可以将一种类型（如unsigned char）隐式转换为更宽的类型（例如float）。你的第二个循环应该使用static_cast：

for (i=0; i< len; i++)
    char_buff[i]= static_cast<unsigned char>(float_buff[i]);

我们使用 static_cast 来明确告诉编译器将类型转换为较窄的类型。如果您不使用转换，您的编译器可能会警告您该转换可能会丢失数据。强制转换运算符的存在意味着您知道可能会丢失数据精度，并且您对此感到满意。这 不是 使用 reinterpret_cast 的适当场所。使用 static_cast，您至少对可以进行哪些转换有一些限制（例如，它可能不允许您将 Bird* 转换为 Nuclear_Submarine*）。reinterpret_cast 没有这样的限制。

此外，这是关于此主题的 Bjarne Stroustrup 的观点。

- Michael Kristofik

Answer 5

您的解决方案看起来是正确的，但在返回时，您可能会失去强制转换中的浮点数位。

- Gal Goldman

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我对使用哪种c++类型转换（reinterpret或static）感到困惑，所以我只是使用了旧的样式。你有什么想法吗？另外，如果float大于255.0，在将其转换为unsigned char时会发生什么。（不担心小数点后的数字）谢谢 - miki

如果浮点数大于255，则在强制转换后将具有MOD结果（与任何其他溢出一样）。例如：float = 500-> char = 254。 float = 256-> char = 0。顺便说一下，这里有关于static_cast的一些信息：https://dev59.com/n3VD5IYBdhLWcg3wDXJ3 - Gal Goldman

当浮点数值 >= 256时，其行为是未定义的 - 取模可能很常见，但并不保证。 - Michael Burr

Answer 6

你这么做的目的是什么？把一个浮点数塞到字符里面其实没有什么意义。在大多数平台上，浮点数将占据4个字节并表示浮点数，而字符将占据1个字节，并且通常表示单个字符。尝试把浮点数塞到字符里面将会丢失3个字节的数据，对吗？

- JerSchneid

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我需要将浮点数转换为8位。 - miki

转换将执行截断浮点数的小数部分。这可能正是该人想要的。需要注意的一件重要事情是，如果浮点数的整数部分无法表示为无符号字符（通常如果它不在0-255范围内），则未定义。 - Michael Burr

谢谢Michael，我不介意失去小数部分。如果浮点数小于255，强制转换是否可以正常工作？如果浮点数大于255，我打算将结果夹紧到255。 谢谢 - miki

@miki：如果浮点值在无符号字符范围内，强制转换就会起作用。这几乎总是0..255，但很少可能是其他值。只要在强制转换之前将浮点数夹紧到0到UCHAR_MAX的范围内，结果就是定义好的。否则，您将得到未定义的行为。 - Steve Jessop

Answer 7

如果你正在处理非常大的数组，而且性能至关重要，那么以下方法可能会稍微更有效：

   float *dst = float_buff;
   unsigned char *src = char_buff;

   for (i=0; i<len; i++) *dst++ = (float)*src++;

- Dan

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或者 std::copy(char_buff, char_buff+len, float_buff); - Steve Jessop

在这里使用std::copy暴露了STL（以及C ++）中的一个缺陷。当你复制某物时，它应该是真实的，即copy == original。通过依赖于隐式转换，这种情况不再成立，因此应避免使用隐式转换。 - Mark Ruzon

在这种情况下：template<typename I, typename O> O convert(I start, I end, O dst) { return std::copy(start,end,dst); } ... convert(char_buf, char_buff+len, float_buff) - Steve Jessop

Answer 8

没有人提到这一点，但如果你使用浮点数进行任何算术运算，你可能希望舍入而不是截断... 如果你有字符49，并且它被转换为4.9E1，经过一些算术运算后，它可能会变成4.89999999E1，当你将其转换回字符时，它将变成48。

如果你不对浮点数进行任何操作，这应该不是问题，那么你为什么需要它作为浮点数呢？

- Brian Postow