python实现float/double的0x转化
1. 问题引出
最近遇到了一个小问题，即：
读取文本文件的内容，然后将文件中出现的数字(包括double, int, float等)转化为16进制0x存储
原本以为非常简单的内容，然后就着手去写了python，但是写着写着发现不对：
python貌似没办法直接读取内存数据;
因此不得不借助于C语言，这样又引出了python如何调用C lib
开始写c发现又有问题了：
int 类型的数据和float/double数据在内存中的存储方式是不同的
因此花了一些力气解决了这些问题，成功得将数字转化为了16进制0x的存储类型，特记录一下，以备后续查询，也可以让有需要的童鞋有个参考。
2. 基本知识
完成本实验前，你必须具备以下的基础知识：
1). float/double在内存中的存储方式
浮点数在内存中的存储形式为二进制的科学计数法，即
其中，S为符号，P为阶码，F为尾数
其长度如下表所示：
| 总长度 | 符号 | 阶码 | 尾数 | |
|---|---|---|---|---|
| float | 32 bit | 1 | 8 | 23 |
| double | 64 bit | 1 | 11 | 52 |
符号位 S: 0代表正数，1代表负数
阶码位 P: 为unsigned, 计算时候，需要将实际尾数减去7F, 即实际计算用的P=eb-0x7F
尾数位 F: 用二进制科学计算法表示后，去掉前面的恒定1,只保留小数点后的二进制数据
例1：32bit二进制 0x42 0xOA 0x1A 0xA0 转化为十进制浮点数
符号位：S=0，0x42的最高位为0
阶码位：0x42<<1=0x84, 0x84-0x7F = 5
尾数位：0x0A1AA0为换算为十进制然后小数点前加1得到1.0789375
计算：1.0789375*2^5 = 34.526
例2：将十进制数50.265转化为32位规格化的浮点数
N = 50.265
S = 0
N/2^P = 1.xxx, 因此，P=5
F=N/2^P=50.265/32=1.57078125
由以上可知：
符号位S=0
eb = P+0x7F=0x84
尾数d[2]d[1]d[0]= 0x490F5C
因此，最终结果为：0x42490F5C (记住eb需要移位哦)
2). python如何调用C lib
简单起见，可参考该博客：http://blog.csdn.net/golden1314521/article/details/44055523
详细内容可参考python官方文档：https://docs.python.org/2/library/ctypes.html
3. 代码
I. C 代码：读取float所在的内存地址
/*
*Filename: ftoc.c
*/
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
void ftoc(float fl, uchar arr[])
{
void *pf;
pf = &fl;
uchar i;
for(i=0; i<4; i++)
{
arr[i] = *((uchar *)pf+i);
}
return ;
}
II. 编译此代码为libftoc.so
gcc -shared -Wl,-soname,libftoc -o libftoc.so -fPIC ftoc.c
- shared: 表示需要编译为动态库(.so)
- Wl: 告诉编译器将后面的参数传递给链接器
- soname: 指定了动态库的soname(简单共享名，Short for shared object name)
更加详细的介绍可参考：http://blog.csdn.net/zhoujiaxq/article/details/10213655
- o : output，即要编译成目标文件的名字
- fPIC: 地址无关代码(.so必须加此参数)，详情可自行搜索
III. python 代码
#!/usr/bin/python
import os
import ctypes
lib_name = './libftoc.so' #我自己的 c lib
filename = "rd.txt"
f1 = open(filename, 'r')
f2 = open('result.txt', 'w+')
#-----------------------------------
#check the number is float or not
def is_float(s):
try:
float(s)
return True
except ValueError:
pass
#-----------------------------------
def ftoc(num):
number = ctypes.c_float(num) #covert the python type to c type
arr = ctypes.c_ubyte * 4
parr = arr(ctypes.c_ubyte(), ctypes.c_ubyte(), ctypes.c_ubyte(), ctypes.c_ubyte()) #create a c-type(unsigned char) array
#access the c lib
lib_ftoc = ctypes.CDLL(lib_name)
#call the c lib function!!!
#after this function, parr contains float's dec_number*4
lib_ftoc.ftoc(ctypes.c_float(num), parr)
lst=[]
for i in range(4):
lst.append(parr[i])
lst[i] = hex(lst[i])[2:] #get rid of '0x'
if(len(lst[i]) < 2):
lst[i] = '0'+lst[i] #make data 8-bit
string = lst[3]+lst[2]+lst[1]+lst[0]
string = string.upper() #uppercase the characters
return string
#============================================
# main flow
#===========================================
lst = []
line = f1.readline()
while line:
line.strip('\n')
lst = line.split()
for i in range(len(lst)):
#if the number is digit
if lst[i].isdigit():
lst[i] = hex(int(lst[i]))
lst[i] = lst[i][2:] #get rid of '0x'
lst[i] = lst[i].upper()
if(len(lst[i]) < 8):
lst[i] = '0'*(8-len(lst[i])) + lst[i]
#if the number is float
else:
if is_float(lst[i]):
lst[i] = ftoc(float(lst[i]))
for i in range(len(lst)):
f2.write(lst[i])
f2.write(' ')
f2.write('\n')
line = f1.readline()
f2.write('\n')
f1.close()
f2.close()
VI. 运行结果
运行前的文档：
运行后的结果输出：
