如何在x86-64上獲取80位長雙精度數的尾數作為int

Question

frexpl將不起作用，因為它將尾數保留為長雙frexpl一部分。 我可以使用punning類型，還是危險？ 還有另一種方法嗎？

Answer 1

x86的浮點數和整數字節序為little-endian，因此有效位數（即尾數）為80位x87 long double的低64位。

在匯編中，您只需按正常方式加載，例如mov rax, [rdi] 。

與IEEE binary32（ float ）或binary64（ double ）不同，80位長的double顯式地將前1存儲在有效位中。 （對於次標准為0 ）。 https://en.wikipedia.org/wiki/Extended_precision#x86_extended_precision_format

因此，有效有效位數的無符號整數值（幅度）與對象表示中實際存儲的值相同。

如果要簽名int ，那就太糟糕了； 包括符號位在內，它將是65位，但是在任何x86 C實現中， int僅為32位。

如果要使用int64_t ，則可以右移1以丟棄低位，從而為符號位騰出空間。 然后，如果設置了符號位，則進行2的補碼求反，使有效值的符號2的補碼表示除以2。（IEEE FP使用符號/幅度，在位模式的頂部帶有符號位）

---

在C / C ++中，是的，您需要打雙關，例如，使用union或memcpy 。 x86 / x86-64上所有暴露80位浮點數的所有C實現都使用12或16字節類型，底部10字節值。

請注意，MSVC使用long double = double （64位浮點數），因此請從float.h或sizeof(long double)檢查LDBL_MANT_DIG 。 所有3條static_assert()語句均在MSVC上觸發，因此它們都完成了自己的工作，並使我們免於將整個binary64 double （sign / exp / mantissa）復制到我們的uint64_t 。

// valid C11 and C++11
#include <float.h>  // float numeric-limit macros
#include <stdint.h>
#include <assert.h>  // C11 static assert
#include <string.h>  // memcpy

// inline
uint64_t ldbl_mant(long double x)
{
    // we can assume CHAR_BIT = 8 when targeting x86, unless you care about DeathStation 9000 implementations.
    static_assert( sizeof(long double) >= 10, "x87 long double must be >= 10 bytes" );
    static_assert( LDBL_MANT_DIG == 64, "x87 long double significand must be 64 bits" );

    uint64_t retval;
    memcpy(&retval, &x, sizeof(retval));
    static_assert( sizeof(retval) < sizeof(x), "uint64_t should be strictly smaller than long double" ); // sanity check for wrong types
    return retval;
}

它可以作為獨立函數在gcc / clang / ICC （在Godbolt上）上高效地編譯為一條指令（因為調用約定將long double的內存傳遞）。 在x87寄存器中以long double精度插入代碼后，可能會編譯為TBYTE x87存儲並進行整數重載。

## gcc/clang/ICC -O3 for x86-64
ldbl_mant:
  mov rax, QWORD PTR [rsp+8]
  ret

對於32位，gcc有一個奇怪的冗余副本錯過優化錯誤，而ICC和clang則沒有。 他們只是從函數arg進行2次加載，而不先復制。

# GCC -m32 -O3  copies for no reason
ldbl_mant:
  sub esp, 28
  fld TBYTE PTR [esp+32]            # load the stack arg
  fstp TBYTE PTR [esp]              # store a local
  mov eax, DWORD PTR [esp]
  mov edx, DWORD PTR [esp+4]        # return uint64_t in edx:eax
  add esp, 28
  ret

C99使聯合類型操作嚴格定義為行為，GNU C ++也是如此。 我認為MSVC也定義了它。

但是memcpy始終是可移植的，因此這可能是一個更好的選擇，在這種情況下，我們只需要一個元素，就更容易閱讀。

如果還需要指數和符號位，則結構與long double精度數之間的並集可能會很好，除了在結構末尾對齊時使用的填充會使其變大。 不過，不太可能在uint64_t成員之后的uint16_t成員之后進行填充。 但是我會擔心:1和:15位域，因為IIRC是實現定義的，位域的成員以什么順序存儲。