半精度数的数学库
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2024-11-21 10:01:32
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半精度数(half-precision)通常指的是IEEE 754标准中的二进制16位浮点数表示格式。由于它的存储空间较小,可以在一些资源受限的环境中使用。

下面是一个使用C++编写的半精度数的数学库的示例:

#include 
#include 

// 定义半精度数结构体
struct HalfPrecision {
    uint16_t value;

    HalfPrecision(float f) {
        uint32_t floatBits = *reinterpret_cast(&f);
        uint32_t sign = (floatBits >> 31) & 0x1;
        uint32_t exponent = (floatBits >> 23) & 0xFF;
        uint32_t mantissa = floatBits & 0x7FFFFF;

        uint16_t halfBits = 0;
        if (exponent == 0) {
            // 非规格化数
            mantissa = mantissa >> 13;
            halfBits = sign << 15 | mantissa;
        } else if (exponent == 0xFF) {
            // 无穷大或NaN
            halfBits = sign << 15 | 0x7C00 | (mantissa != 0);
        } else {
            // 规格化数
            exponent += 0x70 - 0x7F;
            mantissa = mantissa >> 13;
            halfBits = sign << 15 | exponent << 10 | mantissa;
        }

        value = halfBits;
    }

    float toFloat() {
        uint16_t sign = (value >> 15) & 0x1;
        uint16_t exponent = (value >> 10) & 0x1F;
        uint16_t mantissa = value & 0x3FF;

        uint32_t floatBits = 0;
        if (exponent == 0) {
            // 非规格化数
            floatBits = sign << 31 | mantissa << 13;
        } else if (exponent == 0x1F) {
            // 无穷大或NaN
            floatBits = sign << 31 | 0xFF << 23 | mantissa << 13;
        } else {
            // 规格化数
            exponent += 0x7F - 0x70;
            floatBits = sign << 31 | exponent << 23 | mantissa << 13;
        }

        return *reinterpret_cast(&floatBits);
    }

    HalfPrecision operator+(const HalfPrecision& other) {
        float result = toFloat() + other.toFloat();
        return HalfPrecision(result);
    }

    HalfPrecision operator-(const HalfPrecision& other) {
        float result = toFloat() - other.toFloat();
        return HalfPrecision(result);
    }

    HalfPrecision operator*(const HalfPrecision& other) {
        float result = toFloat() * other.toFloat();
        return HalfPrecision(result);
    }

    HalfPrecision operator/(const HalfPrecision& other) {
        float result = toFloat() / other.toFloat();
        return HalfPrecision(result);
    }

    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const HalfPrecision& hp) {
        os << hp.toFloat();
        return os;
    }
};

int main() {
    HalfPrecision num1 = HalfPrecision(1.5);
    HalfPrecision num2 = HalfPrecision(2.5);

    HalfPrecision sum = num1 + num2;
    HalfPrecision difference = num1 - num2;
    HalfPrecision product = num1 * num2;
    HalfPrecision quotient = num1 / num2;

    std::cout << "Sum: " << sum << std::endl;
    std::cout << "Difference: " << difference << std::endl;
    std::cout << "Product: " << product << std::endl;
    std::cout << "Quotient: " << quotient << std::endl;

    return 0;
}

此示例中的HalfPrecision结构体可以将float类型的数值转换为半精度数,并支持基本的加、减、乘、除运算。它还提供了一个重载的<<运算符,用于打印半精度数的值。

注意:上述示例中的半精度数转换算法仅供参考,实际应用中可能需要根据具体需求进行调整。此外,该示例

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