用VB編程實現(xiàn)IEEE 754浮點數(shù)與十六進制格式轉(zhuǎn)換

劉青青

摘 要： IEEE浮點數(shù)算術標準（IEEE 754）是最廣泛使用的浮點數(shù)運算標準，為許多CPU與浮點運算器DSP所采用。而在實際工程應用上，比如計算機串口通訊中數(shù)據(jù)都是以十六進制數(shù)據(jù)打包、解析和傳輸?shù)?，所以研究如何根?jù)該標準把所要傳輸?shù)母↑c型數(shù)據(jù)編程轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)據(jù)具有重要的實用意義。這里在分析和研究了IEEE 754標準中浮點型數(shù)據(jù)表示方式和存儲方式的基礎上，結(jié)合Visual Basic 6.0 可視化編程工具，闡述了如何把單/雙精度浮點型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)，以及逆過程把十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成單/雙精度浮點類型數(shù)據(jù)的簡便方法。

關鍵詞： IEEE 754 標準；十六進制數(shù)；單精度浮點數(shù)；VB

0 引言

IEEE 754規(guī)定了四種表示浮點數(shù)值的方式：單精確度（32位）、雙精確度（64位）、延伸單精確度（43位以上）與延伸雙精確度（79位元以上，通常以80位元實做）。只有32位模式有強制要求，其他都是選擇性的。大部分編程語言都有提供IEEE格式與算術，但有些將其列為非必要的。例如，IEEE 754問世之前就有的C語言。IEEE754標準包括IEEE算術，但不算作強制要求（VB語言的single通常是指IEEE單精度，而double是指IEEE雙精度）。

VB是Visual Basic 的簡稱，在編程語言中屬于較簡單易于學習掌握的一類，由微軟公司開發(fā)研制，已經(jīng)得到了廣泛的應用，VB主要擁有 GUI 系統(tǒng)（ 即圖形用戶界面） 以及RAD系統(tǒng)（ 快速應用程序開發(fā)） 等。VB編程語言在開發(fā)時，依據(jù)的原則就是為了方便程序開發(fā)人員使用，所以 VB語言是面向?qū)ο蟮幕诖翱诳梢暬木幊陶Z言，在組件內(nèi)已經(jīng)定義了部分默認的方法和屬性，也可以通過增加代碼的方式來指定組建方法和屬性，方便編程人員使用。在 VB編程語言中，對一個對象的描述主要通過描述事件、方法和屬性的方式就可以完成。

1 轉(zhuǎn)換方法闡述

浮點型數(shù)據(jù)保存的格式如表 1 所示。其中：S 表示符號位；“1”表示負數(shù)；“ 0”表示正數(shù)；E 代表偏移 127 的冪數(shù)，二進制階碼 =（EEEE EEEE）-127；M 代表 24 位的尾數(shù)，存放在 23 個位中，只存儲 23 位，最高位固定為 1，此方法用最少的位數(shù)實現(xiàn)了較高的有效位數(shù)，提高了精度“0”是一個特定值，冪數(shù)是0，尾數(shù)也是 0。

采用標準算法，需要對數(shù)據(jù)按位進行運算，這里不再介紹。本文采用一種創(chuàng)新的思路，可以更簡便的實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

這里首先以單精度浮點數(shù)為例進行分析，例如把浮點數(shù)112.3456789賦值給一個單精度變量F1，那么這個浮點數(shù)F1在計算機內(nèi)存中占用4個字節(jié)存儲單元，每字節(jié)8位。為提高可讀性，我們把變量F1在內(nèi)存單元中的存儲格式用圖形化為圖1所示。

再定義一個十六進制數(shù)組AA，并使得數(shù)組首個數(shù)據(jù)元素AA（0）的內(nèi)存地址映射為0x1000，也就是與浮點數(shù)F1的起始存儲地址相同，那么數(shù)組AA的每個元素就對應該內(nèi)存地址起始的4個存儲單元，由此就可以實現(xiàn)單精度浮點數(shù)F1與16進制數(shù)組AA的轉(zhuǎn)換了。

雙精度數(shù)據(jù)也可以采用這種方法，只不過雙精度數(shù)據(jù)所占用的存儲單元為8個字節(jié)，就不在贅述了。

由于在VB6.0編程語言的局限性，無法對變量和數(shù)組的內(nèi)存地址直接進行映射，因此無法直接從變量F1得到數(shù)據(jù)AA。但VB6.0可以利用API函數(shù)copymemory，將變量F1內(nèi)存起始地址的數(shù)據(jù)復制到數(shù)組AA的內(nèi)存起始地址上，也可以反過來將數(shù)組AA內(nèi)存起始地址的數(shù)據(jù)復制到變量F1的內(nèi)存起始地址上，從而就可以實現(xiàn)單精度浮點數(shù)與十六進制數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。

2 編程實現(xiàn)

打開VB6.0編程軟件，新建一個工程，如圖2所示，在窗體form1上放置文本框Text1、文本框數(shù)組Text2和按鈕Command1，用來將單精度浮點數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進制數(shù)。再放置文本框數(shù)組Text3、文本框Text4和按鈕Command2，用來將十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換為單精度浮點數(shù)。

源程序如下：

Private Declare Sub copymemory Lib "kernel32" Alias "RtlMoveMemory" （Destination As Any， Source As Any， ByVal length As Long）

'聲明API函數(shù)，它有3個參數(shù)， Destination代表目標內(nèi)存地址，Source代表源內(nèi)存地址，length代表需要復制的字節(jié)數(shù)

Private Sub Command1_Click（）

Dim F1 As Single ‘定義一個單精度浮點數(shù)變量

Dim AA（4） As Byte ‘定義一個十六進制數(shù)組變量

F1 = Val（Text1） ‘將文本框中的數(shù)賦值給變量F1

copymemory ByVal VarPtr（AA（0））， ByVal VarPtr（F1）， 4

‘把浮點數(shù)F1所在內(nèi)存的4個字節(jié)賦值給數(shù)組AA

For i = 0 To 3

Text2（i） = Hex（AA（i）） ‘將數(shù)據(jù)按從低到高的順序以十六進制顯示出來

Next i

End Sub

Private Sub Command2_Click（）

Dim F2 As Single ‘定義一個單精度浮點數(shù)變量

Dim BB（4） As Byte ‘定義一個十六進制數(shù)組變量

BB（0） = "&h" + Text3（0） ‘將十六進制數(shù)據(jù)賦值給數(shù)組BB

BB（1） = "&h" + Text3（1）

BB（2） = "&h" + Text3（2）

BB（3） = "&h" + Text3（3）

copymemory ByVal VarPtr（F2）， ByVal VarPtr（BB（0））， 4

‘把數(shù)組BB所在內(nèi)存的4個字節(jié)賦值給浮點數(shù)F2

Text4 = F2 ‘將轉(zhuǎn)換后的浮點數(shù)顯示在文本框里

End Sub

最后，按F5運行該程序，計算結(jié)果如圖3所示。

3 結(jié)論

本文利用Visual Basic 6.0編程開發(fā)環(huán)境完成了十六進制整型數(shù)據(jù)和單精度浮點型數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)換，可被用于串口通信中單精度浮點型數(shù)據(jù)的傳輸打包、解析和顯示。此方法對于雙精度浮點數(shù)的轉(zhuǎn)換也同樣有效，只需要將程序中的4字節(jié)數(shù)組定義為8字節(jié)數(shù)組，并將copymemory函數(shù)的第三個參數(shù)由4改為8即可。

參考文獻

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