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go - float 的字节顺序

coder 2023-06-27 原文

我正在开发由 BadgerDB ( https://github.com/jpincas/tormenta) 支持的 Tormenta ( https://github.com/dgraph-io/badger)。 BadgerDB 按字节顺序存储键( byte slice 段)。我正在创建包含需要按顺序存储的 float 的键,以便我可以正确地使用 Badger 的键迭代。我没有扎实的 CS 背景,所以我有点力不从心。

我这样编码 float :binary.Write(buf, binary.BigEndian, myFloat) .这适用于正 float - 键顺序是您所期望的,但字节顺序对于负 float 不适用。

顺便说一句,整数存在同样的问题,但我能够通过使用 b[0] ^= 1 << 7 翻转整数上的符号位来相对容易地解决这个问题。 (其中 b[]byte 持有对 int 编码的结果),然后在检索 key 时翻转回来。

尽管b[0] ^= 1 << 7 DOES 还会翻转 float 上的符号位,从而将所有负 float 放在正数 float 之前,负数 float 被错误地(向后)排序。需要翻转符号位并反转负 float 的顺序。

在 StackOverflow 上也有人问过类似的问题:Sorting floating-point values using their byte-representation ,解决方案被同意为:

XOR all positive numbers with 0x8000... and negative numbers with 0xffff.... This should flip the sign bit on both (so negative numbers go first), and then reverse the ordering on negative numbers.

但是,这远远超出了我的位翻转技能水平,所以我希望 Go 位忍者可以帮助我将其转换为一些 Go 代码。

最佳答案

使用math.Float64bits()

你可以使用 math.Float64bits()它返回一个 uint64 值,其字节/位与传递给它的 float64 值相同。

一旦有了 uint64,对其执行位运算就很简单了:

f := 1.0 // Some float64 value

bits := math.Float64bits(f)
if f >= 0 {
    bits ^= 0x8000000000000000
} else {
    bits ^= 0xffffffffffffffff
}

然后序列化 bits 值而不是 f float64 值,就完成了。

让我们看看实际效果。让我们创建一个包含 float64 数字及其字节的包装器类型:

type num struct {
    f    float64
    data [8]byte
}

让我们创建这些 num 的 slice :

nums := []*num{
    {f: 1.0},
    {f: 2.0},
    {f: 0.0},
    {f: -1.0},
    {f: -2.0},
    {f: math.Pi},
}

序列化它们:

for _, n := range nums {
    bits := math.Float64bits(n.f)
    if n.f >= 0 {
        bits ^= 0x8000000000000000
    } else {
        bits ^= 0xffffffffffffffff
    }
    if err := binary.Write(bytes.NewBuffer(n.data[:0]), binary.BigEndian, bits); err != nil {
        panic(err)
    }
}

这就是我们如何按字节对它们进行排序:

sort.Slice(nums, func(i int, j int) bool {
    ni, nj := nums[i], nums[j]
    for k := range ni.data {
        if bi, bj := ni.data[k], nj.data[k]; bi < bj {
            return true // We're certain it's less
        } else if bi > bj {
            return false // We're certain it's not less
        } // We have to check the next byte
    }
    return false // If we got this far, they are equal (=> not less)
})

现在让我们看看按字节排序后的顺序:

fmt.Println("Final order byte-wise:")
for _, n := range nums {
    fmt.Printf("% .7f %3v\n", n.f, n.data)
}

输出将是(在 Go Playground 上尝试):

Final order byte-wise:
-2.0000000 [ 63 255 255 255 255 255 255 255]
-1.0000000 [ 64  15 255 255 255 255 255 255]
 0.0000000 [128   0   0   0   0   0   0   0]
 1.0000000 [191 240   0   0   0   0   0   0]
 2.0000000 [192   0   0   0   0   0   0   0]
 3.1415927 [192   9  33 251  84  68  45  24]

没有math.Float64bits()

另一种选择是先序列化 float64 值,然后对字节执行异或运算。

如果数字是正数(或零),则第一个字节与 0x80 异或,其余字节与 0x00 异或,这基本上对它们不做任何处理。

如果数字为负数,则将所有字节与0xff 异或,这基本上是按位求反。

实际操作:唯一不同的部分是序列化和 XOR 操作:

for _, n := range nums {
    if err := binary.Write(bytes.NewBuffer(n.data[:0]), binary.BigEndian, n.f); err != nil {
        panic(err)
    }
    if n.f >= 0 {
        n.data[0] ^= 0x80
    } else {
        for i, b := range n.data {
            n.data[i] = ^b
        }
    }
}

其余同理。输出也将相同。在 Go Playground 上试试这个.

关于go - float 的字节顺序,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/54557158/

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