c++ - 在 ARM 上的 Qt 中从 double 到 QString 的错误转换

Question

我有为 ARMv5TE 构建的 Qt 4.4.3。我尝试将 double 转换为 QString:

#include <QtCore/QtCore>
#include <cmath>

int main(int argc, char** argv)
{
  const double pi = M_PI;
  qDebug() << "Pi is : " << pi << "\n but pi is : " << QString::number(pi, 'f', 6);
  printf("printf: %f\n",pi);

  return 0;
}  

但得到奇怪的输出:

Pi is :  8.6192e+97 
but pi is :  "86191995128153827662389718947289094511677209256133209964237318700300913082475855805240843511529472.0000000000000000"
printf: 3.141593

如何获得正确的字符串？

Answer 1

这看起来是一种字节顺序问题，但不是普通的大端与小端问题。 ARM 有时会对 double 使用不寻常的字节顺序。来自 Jean-Michel Muller 等人的“浮点运算手册”:

... the double-precision number that is closest to -7.0868766365730135 x 10^-268 is encoded by the sequence of bytes 11 22 33 44 55 66 77 88 in memory (from the lowest to the highest one) on x86 and Linux/IA-64 platforms (they are said to be little-endian) and by 88 77 66 55 44 33 22 11 on most PowerPC platforms (they are said to be big-endian). Some architectures, such as IA-64, ARM, and PowerPC are said to be bi-endian. i.e., they may be either little-endian or big-endian depending on their configuration.

There exists an exception: some ARM-based platforms. ARM processors have traditionally used the floating-point accelerator (FPA) architecture, where the double-precision numbers are decomposed into two 32-bit words in the big-endian order and stored according to the endianess of the machine, i.e., little-endian in general, which means that the above number is encoded by the sequence 55 66 77 88 11 22 33 44. ARM has recently introduced a new architecture for floating-point arithmetic: vector floating-point (VFP), where the words are stored in the processor's native byte order.

当以大端字节顺序查看时，M_PI 的表示形式如下:

0x400921fb54442d18

由 8.6192e+97 近似的大数将具有如下所示的表示形式:

0x54442d18400921fb

如果仔细观察，两个 32 位字交换了位置，但 32 位字内的字节顺序是相同的。很明显，ARM“传统”双点格式似乎混淆了 Qt 库(或者 Qt 库配置错误)。

我不确定处理器是否使用传统格式并且 Qt 期望它采用 VFP 格式，或者情况是否相反。但它似乎是这两种情况之一。

我也不确定如何解决这个问题 - 我猜想有一些选项可以构建 Qt 来正确处理这个问题。

以下代码段至少会告诉您编译器使用的 double 格式，这可能会帮助您缩小 Qt 中需要更改的范围:

unsigned char* b;
unsigned char* e;

double x = -7.0868766365730135e-268;

b = (unsigned char*) &x;
e = b + sizeof(x);

for (; b != e; ++b) {
    printf( "%02x ", *b);
}

    puts("");

一个普通的小端机器将显示:

11 22 33 44 55 66 77 88

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更新更多分析:

目前，我无法对此执行任何真正的调试(目前我什至无法访问我的工作站)，但通过查看 http://qt.gitorious.org 上可用的 Qt 源代码这是额外的分析:

看起来 Qt 调用了 qlocale.cpp 中的 QLocalePrivate::doubleToString() 函数，将 double 转换为字母数字形式。

如果 Qt 编译时定义了 QT_QLOCALE_USES_FCVT，那么 QLocalePrivate::doubleToString() 将使用平台的 fcvt() 函数来执行转换。如果 QT_QLOCALE_USES_FCVT 未定义，则 QLocalePrivate::doubleToString() 最终调用 _qdtoa() 来执行转换。该函数直接检查 double 的各个字段，似乎假定 double 是严格的大端或小端形式(例如，使用 getWord0() 和 getWord1() 函数分别获取 double 的低位和高位字。

参见 http://qt.gitorious.org/qt/qt/blobs/HEAD/src/corelib/tools/qlocale.cpp和 http://qt.gitorious.org/qt/qt/blobs/HEAD/src/corelib/tools/qlocale_tools.cpp或您自己的文件拷贝以获取详细信息。

假设您的平台正在为 double 使用传统的 ARM FPA 表示(其中 double 的 32 位半部分以大端顺序存储，无论是否整个系统是小端)，我认为您需要使用定义的 QT_QLOCALE_USES_FCVT 构建 Qt。我相信您需要做的就是在构建 Qt 时将 -DQT_QLOCALE_USES_FCVT 选项传递给配置脚本。