在C语言中将十六进制转换为浮点数、浮点数转换为十六进制

Question

我正在尝试编写一个算法，将十六进制数转换为浮点数或将浮点数转换为十六进制数。这是一个作业的一部分，程序应该接收以“0x”开头的8位十六进制数或浮点数，并使用计算机的“内置IEEE 754功能”将数字转换为十六进制或浮点数。代码应该用C语言编写。

我的方法如下。将用户输入存储为字符串。将输入字符数组传递给一个方法，检查它是否为十六进制数，通过检查数组的前两个位置，这些位置应为0和X（假定所有十六进制数都是以此方式传递的）。如果是这种情况，则检查十六进制数的格式是否正确，即不要有过多的数字或数字超出了0-15范围（还考虑了ABCDEF约定）。

因此，我的问题是，我不知道如何将此数组转换回可以用来转换为浮点数的数字。我考虑使用sscanf将其转换回浮点数，但我不太熟悉C，也没有在网上找到任何好的资料。

能否有人指点我正确的方向？我还考虑同时将用户输入存储为字符串和数字，但我不确定是否可能。

这里是两个形式检查函数和不完整的主方法：

int is_hex(char arr[])
{
    if (arr[0] == '0' && (arr[1] == 'x' || arr[1] == 'X')) {
        return 1;
    }
    return 0;
}

int check_if_good(char arr[])
{
    if (is_hex(arr)) {
        int len = strlen(arr);
        for (int i = 2; i < len; i++) {
            if ((arr[i] > 'f' && arr[i] <= 'z') || (arr[i] > 'F' && arr[i] <= 'Z')) {
                return 0;
            }
        }
    }

    return 1;
}

int main(int argc, const char * argv[])
{
    float x;
    char input[30];
    scanf("%s", input);
    printf("%s", input);
    return 0;
}

如果有人能够告诉我 '%x' 的基础知识，我会非常感激。从我的理解来看，它允许我以十六进制形式收集数字，但我可以将它们存储在整数和浮点数中吗？非常感谢你的帮助。

-- 编辑：为floris提供额外的代码。我正在尝试解决这个问题，而不使用任何额外的库，因此不能使用stdint lib。

char input[30];
scanf("%s", input);
if(check_if_good(input)){  //Ignore this if-statement.
    printf("Input is in hex form");
}
int num = convert_hex_string(input); // this function works perfectly. It return the int form of the hex.
double f = *((double*)&num);
printf("%f\n", f);

- macalaca

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"%x"表示你要写一个数字的十六进制值。例如，unsigned char i = 10; printf("%x", i);将会输出 a。 - γηράσκω δ' αεί πολλά διδασκόμε

请注意，当f是double类型时，您需要执行printf("%lf", f);。 - Floris

@Floris 在打印 double 时，l 是可选的，不是必需的。 - chux - Reinstate Monica

Answer 1

如果你真的想知道一个特定十六进制字符串所代表的浮点数是什么，可以将该字符串转换为整数，然后假装它包含一个浮点数，再查看其地址。具体操作如下：

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

int main(void) {
  char myString[]="0x3f9d70a4";
  uint32_t num;
  float f;
  sscanf(myString, "%x", &num);  // assuming you checked input
  f = *((float*)&num);
  printf("the hexadecimal 0x%08x becomes %.3f as a float\n", num, f);
}

这将产生输出

the hexadecimal 0x3f9d70a4 becomes 1.230 as a float

如预期所料。有关相关主题的更多详细信息，请参见我对你其他问题的答案。

同样很容易看出如何反向执行上述操作-从浮点数开始，获取十六进制表示。

- Floris

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有点难猜...你能展示一下重现问题的关键代码吗？<stdint.h>只是确保uint32_t类型存在且长度为四个字节 - 你可以查看sizeof(int) == 4，如果是这样，你可以直接使用int而不需要stdint.h。否则，请使用long int代替。但请展示一些代码。如有必要，请编辑你的问题。 - Floris

感谢您添加代码，问题现在非常简单。您正在使用double（这是一个8字节的数字），而不是float-因此您没有查看整个数字。实际上，你很幸运这并没有崩溃...如果您只需在代码中将double替换为float，一切都会好起来（假设sizeof(int)==4）。我包含的头文件（不是库！）仅保证类型的大小，但是如果您知道您的编译器，那么很容易弄清楚int有多大，然后您就不需要<stdint.h>-也不必使用uint32_t。 - Floris

不过 int 仍然只有四个 字节（32 位）长（尽管它可以表示像 12345678 这样的数字）。而 double 则是八个 字节 长。建议使用 float。 - Floris

检查sizeof(int)和sizeof(float) - 两个都应该是4。 - Floris

很抱歉要说，虽然这是一个在过去还可以的技巧，而且也可能仍然有效，但它违反了"strict aliasing"的规则，因此不能再推荐使用了。 - Steve Summit

Answer 2

如果您被允许使用库函数，请尝试使用atoi(arr)或sscanf(arr+2, "%x", &num)

如果您想手动解析字符串，请考虑如何将十进制数转换为整数。例如，将“2987”转换为整数...

int n = 0;
n += 1000 * 2;
n += 100  * 9;
n += 10   * 8;
n += 1    * 7;

现在将该技术应用到十六进制。下面是一个代码片段，可以处理单个ASCII字符：

int char_to_int(char c) {
   if (c >= '0' && c <= '9') return c - '0';
   if (c >= 'A' && c <= 'F') return c - 'A' + 10;
   return 0; /* oops, something else... */
}

- Alcamtar

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arr+2 可以简写为 arr。"%x" 会消耗掉 "0x"。 - chux - Reinstate Monica

Answer 3

你需要使用乘法或位运算。在完成所描述的边界/十六进制检查后，执行类似以下代码的操作：

float x = 0;
for(i=0;i<8;i++)
{
 x += getDecimalValue(inputArray[i+2]) << (4*(7-i))
}

以下是未经测试的代码，您需要将字符转换为十进制值（A=10，B=11等）。该位运算相当于将十六进制字符的十进制等价值乘以2^numberOfBits。此答案假定左侧的十六进制为最高有效位（大端序），对于小端序请反转操作。

- George

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减去48会将'0'(0x30或48)变成0；如果>9，则减去7将'A'(65==48+10+7)变成10。 - luser droog

Answer 4

如果输入的形式为：“0x......”则

float f;
long l;

l = strtol(input, (char**)NULL, 16);
f = (float)l;

printf("%f", f);

valter

- γηράσκω δ' αεί πολλά διδασκόμε

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不行。这会将十六进制数的值转换为float。OP想要使用原始位。例如，他们希望0x40480000转换为3.125，而不是1078460416.0。 - Steve Summit