C语言中int到float的强制类型转换

C语言中int到float的强制类型转换 在C语言中，强制类型转换是非常常见的操作之一，而int到float的强制类型转换则是其中一种非常重要的类型转换。在项目中经常会遇到需要将int类型的数据转换为float类型的情况，这时候就需要了解它们之间转换的原理。 需要了解int类型的取值范围。在一台典型的32位机器上，一个有符号的int型的取值范围为-2147483648 ~ 2147483647（-2^31 ~ (2^31-1)）。也就是说，在一个4字节（32位）中，除去首位用于符号位表示正负外，其余的31位都是数字的有效位。 需要了解float型变量的表示形式。根据IEEE的浮点标准，一个浮点数应该用下述形式来表示：V=(-1)^s * M * 2^E，其中s表示符号位，M表示小数域，E表示指数域。在C语言中，32位的float型变量有着这样的规定：首位表示符号位s，接下来的8位（指数域）用于表示2的指数E，剩余的23位（小数域）表示M（取值范围为[1，2）或[0，1））。 float型变量可以分成三种情况——规格化值、非规格化值和特殊值。规格化值是指指数域的8个二进制数字既非全零又非全1时，float数值就是这种情况。非规格化值是指指数域的8个二进制数字为全0时，float数值就是这种情况。特殊值是指指数域的8个二进制数字为全1时，float数值就是这种情况。 现在，来看看在C语言中int到float的强制类型转换究竟会发生什么。从下面两句很简单的语句开始：int a = 3490593;float b = (float)a;那么在内存中a和b究竟存放的是什么值呢？将a展开为二进制，其值为0000 0000 0011 0101 0100 0011 0010 0001，其十六进制即为0x00354321。 因为要转化为float型，所以首先要对上述二进制的表示形式改变为 M * 2^E 的形式。由于该数明显大于1，所以按照IEEE的标准，其浮点形势必然为规格化值。因此，转化后的形式为a = 1.101010100001100100001 * 2^21根据规格化值的定义，M = 1 + f。所以f = 0.101010100001100100001。因为float型变量的小数域一共23位。所以b的最后23位可以得出，其值为10101010000110010000100。 下面再演绎指数域的值：因为a的指数表示法中，指数E = 21。根据公式2，e = E + (2^7 - 1) = 148。所以可以得出b的指数域的二进制表示为：10010100。在加上原数为正，所以符号位s=0。所以，可以得出b的二进制表示为0 10010100 10101010000110010000100。转化为十六位进制则是0x4A550C84。 换句话说，它存储在内存中的值是与a是完全不同的。但是其间还是有关联性的——a的首位为1的数值位后的二进制表示是与b的小数域完全相同的。 很快，问题就出现了。int型的有效位数是31，而float型小数域的有效位只有23位，也就是说如果上面的a的二进制的有效位超过了24位，那么float型的小数域的精度就不够了。因此必须进行舍入。比如：如果上面的a的二进制为0000 0001 1111 01010100 0011 0010 0001。这时b的小数域必须有24位才够，但是，这显然是不现实的，因此必须舍入到23位，舍入的原则是：所得结果的最低有效位为0。因此这个a在转换到float时，其精度就会丢失， 我们可以看到C语言中int到float的强制类型转换是一个复杂的过程，需要了解int和float的取值范围、表示形式和转换原理。只有这样，我们才能正确地进行强制类型转换，避免可能的错误和精度损失。