c - 假设在 C 中使用 IEEE754 float 表示 float 是否安全？

Question

float 是在 C 中定义的实现。因此没有任何保证。

我们的代码需要可移植，我们正在讨论是否可以接受在我们的协议(protocol)中使用 IEEE754 float 。出于性能原因，如果我们在发送或接收数据时不必在定点格式之间来回转换，那就太好了。

虽然我知道平台和架构之间在 long 或 wchar_t 的大小方面可能存在差异。但我似乎无法找到任何关于 float 和 double 的具体信息。

到目前为止，我发现字节顺序在大端平台上可能是颠倒的。虽然有些平台不支持 float ，但其中包含 float 和 double 的代码甚至不会链接。否则平台似乎坚持 IEEE754 单精度和 double 。

那么假设浮点可用时在 IEEE754 中是安全的吗？

编辑:回应评论:

What is your definition of "safe"?

安全的意思是，一个系统上的位模式在另一个系统上意味着相同(在字节轮换处理字节顺序之后)。

Answer 1

基本上当前非穿孔卡使用的所有架构，包括嵌入式架构和特殊信号处理架构，都提供以下两种浮点系统之一:

• IEEE-754。
• IEEE-754 除了废话。也就是说，它们主要实现了 754，但在一些更昂贵和/或繁琐的位上便宜了。

最常见的便宜出局:

• 将非正规化归零。这使某些有时有用的定理无效(特别是如果 a 和 b 在 2 的因数内，则可以精确表示 a-b 的定理)，但实际上这通常不会成为问题。
• 未能将 inf 和 NaN 识别为特殊值。这些架构将无法遵循关于 inf 和 NaN 作为操作数的规则，并且可能不会饱和到 inf，而是产生大于FLT_MAX，通常会被其他架构识别为NaN。
• 除法和平方根的正确四舍五入。保证结果在精确结果的 1-3 ulp 以内比在 1/2 ulp 以内要容易得多。一个特别常见的情况是将除法实现为倒数+乘法，这会损失一点精度。
• 更少或没有保护数字。这是一个不寻常的便宜，但意味着其他操作可以节省 1-2 ulp。

BUUUUT...即使是那些except for blah 架构仍然使用 IEEE-754 的数字表示。除了字节顺序问题，在架构 A 上描述 float 或 double 的位基本上保证在架构 B 上具有相同的含义。

因此，只要您只关心值的表示，就完全没问题。如果您关心操作的跨平台一致性，您可能需要做一些额外的工作。

编辑:正如 Chux 在评论中提到的，平台之间不一致的一个常见额外来源是扩展精度的使用，例如 x87 的 80 位内部表示。这与廉价相反，并且(通过适当的处理)完全符合 IEEE-754 和 C 标准，但它同样会导致架构之间的结果不同，甚至编译器版本之间以及遵循明显次要和不相关的代码变化。但是:由于扩展精度，特定的 x86/x64 可执行文件不会在不同的处理器上产生不同的结果。