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将无符号int强制转换为float时出错

gzh · 技术社区 · 7 年前

对于以下程序。

#include <stdio.h>

int main()
{
    unsigned int a = 10;
    unsigned int b = 20;
    unsigned int c = 30;
    float d = -((a*b)*(c/3));
    printf("d = %f\n", d);
    return 0;
}

很奇怪输出是

d = 4294965248.000000

当我改变魔法数字时 3 在表达式中计算d到 3.0 ,我得到了正确的结果:

d = 2000.000000

如果我把A,B,C的类型改成 int ,我也得到了正确的结果。

我想这个错误是由 unsigned int 到 float ,但我不知道这个奇怪结果是如何产生的。

6 回复 | 直到 7 年前

Soner from The Ottoman Empire 7 年前

我想你应该意识到你把- unsigned int 转让前 float . 如果运行下面的代码,您将很可能 4294965296

#include <stdio.h>

int main()
{
    unsigned int a = 10;
    unsigned int b = 20;
    unsigned int c = 30;
    printf("%u", -((a*b)*(c/3)));

    return 0;
}

这个 -2000 在等号的右边设置为有符号整数(大小可能为32位),并具有十六进制值 0xFFFFF830 . 编译器生成代码来移动这个有符号整数变成你的无符号整数 x 它也是一个32位实体。这个编译器假定您只有等于号,所以它只需将所有32位移到 X . X 现在有价值 0xFFFF830 哪个是 四十二亿九千四百九十六万五千二百九十六 如果解释为阳性号码。但是 printf 格式 %d 说32位是解释为有符号整数,因此 - 2000 . 如果你用过 %u 它会打印成 四十二亿九千四百九十六万五千二百九十六 .

#include <stdio.h>
#include <limits.h>

int main()
{
    float d = 4294965296;
    printf("d = %f\n\n", d);
    return 0;
}

当你转换 四十二亿九千四百九十六万五千二百九十六 到 浮动 ,您使用的数字太长,无法与分数部分匹配。现在已经失去了一些精确性。因为损失,你得到了 4294965248.000000 正如我得到的。

ieee-754浮点标准是表示以及处理所有跟在后面的浮点量现代计算机系统。
bit  31 30    23 22                    0
     S  EEEEEEEE MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM
位数是从最低有效位开始计算的。第一比特是标志( 0 积极的一面, 1 表示否定)。以下 8 位是中的指数 EXCESS-127 二进制符号;这个意味着二进制模式 01111111 = 127 表示指数属于 零 , 1000000 = 128 ,表示1, 01111110 = 126 代表 -1 ,等等。尾数与其余部分相符 24 比特,与其领先 一 如上所述剥去。 Source

如您所见,在进行转换时 四十二亿九千四百九十六万五千二百九十六 到 浮动 ,精度为 00011000 损失发生。

11111111111111111111100 00011000 0  <-- 4294965296
11111111111111111111100 00000000 0  <-- 4294965248

Conradin 7 年前

这是因为你用 - 关于一个 unsigned int . 这个 - 反转数字的位。允许打印一些无符号整数:

printf("Positive: %u\n", 2000);
printf("Negative: %u\n", -2000);

// Output:
// Positive: 2000
// Negative: 4294965296

用于打印十六进制值:

printf("Positive: %x\n", 2000);
printf("Negative: %x\n", -2000);

// Output
// Positive: 7d0
// Negative: fffff830

如你所见,这些位是颠倒的。所以问题在于 - 在 无符号整型 ,不是铸造的 无符号整型 漂浮。

Christian Gibbons 7 年前

正如其他人所说,问题是你试图否定一个无符号的数字。已经给出的大多数解决方案都需要进行某种形式的浮点运算,以便在浮点类型上完成运算。另一种解决方法是将计算结果强制转换为 int 然后取反,这样算术运算就可以在整数类型上完成,这可能更好,也可能不更好,这取决于您的实际用例:

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    unsigned int a = 10;
    unsigned int b = 20;
    unsigned int c = 30;
    float d = -(int)((a*b)*(c/3));
    printf("d = %f\n", d);
    return 0;
}

Kami Kaze 7 年前

你的全部计算将完成 unsigned 所以它和

 float d = -(2000u);

-2000 在里面 unsigned int (假设32位 int 是 4294965295

这写在你的 float d . 但作为 float 无法保存此确切数字 4294965248 .

根据经验,可以说float的精度是7个有效的基数10位数。

计算的是 2^32 - 2000 然后浮点精度做剩下的。

如果你用 3.0 这将更改计算中的类型,如下所示

float d = -((a*b)*(c/3.0));
float d = -((unsigned*unsigned)*(unsigned/double));
float d = -((unsigned)*(double));
float d = -(double);

给你留下正确的负值。

Bing Bang 7 年前

你需要把整数转换成浮点数

 float d = -((a*b)*(c/3));

到

float d = -(((float)a*(float)b)*((float)c/3.0));

Bathsheba 7 年前

-((a*b)*(c/3)); 都是在 无符号整数运算 , 包括一元否定。对于无符号类型,一元求反是定义良好的:从数学上讲,结果是模2 ^氮其中n是 unsigned int . 当你把那个大数字分配给 float ,您会遇到一些精度损失;由于其二进制大小,结果是最接近 无符号整型 那就是2048年。

如果将3更改为3.0,则 c / 3.0 是一个 double 类型和结果 a * b 因此转换为 双重的 在被复制之前。这个 双重的 然后分配给 浮动 ,已观察到精度损失。