浮点数的字节顺序

Question

我正在研究由 BadgerDB ( https://github.com/dgraph-io/badger ) 支持的 Tormenta ( https://github.com/jpincas/tormenta )。BadgerDB 按字节顺序存储键（字节片段）。我正在创建包含需要按顺序存储的浮点数的键，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。

我这样编码浮点数binary.Write(buf, binary.BigEndian, myFloat)：这对正浮点数很有效——关键顺序是你所期望的，但字节顺序对负浮点数不适用。

顺便说一句，int 存在同样的问题，但我能够通过翻转 int 上的符号位b[0] ^= 1 << 7（保存对bint[]byte进行编码的结果）然后在检索密钥时翻转回去来相对容易地解决这个问题。

尽管b[0] ^= 1 << 7DOES 也会翻转浮点数上的符号位，从而将所有负浮点数放在正数浮点数之前，但负数浮点数的顺序是错误的（向后）。需要翻转符号位并反转负浮点数的顺序。

XOR 所有正数与 0x8000... 和负数与 0xffff...。这应该翻转两者的符号位（因此负数首先出现），然后反转负数的顺序。

然而，这远远超出了我的 bit-flipping-skills 水平，所以我希望 Go bit-ninja 可以帮助我将其转化为一些 Go 代码。

Answer 1

使用math.Float64bits()您可以使用math.Float64bits()which 返回一个与传递给它的uint64值具有相同字节/位的值float64。一旦有了uint64，对其执行按位运算就很简单了：f := 1.0 // Some float64 valuebits := math.Float64bits(f)if f >= 0 {    bits ^= 0x8000000000000000} else {    bits ^= 0xffffffffffffffff}然后序列化该bits值而不是ffloat64 值，就大功告成了。让我们看看实际效果。float64让我们创建一个包含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 s 的一部分num：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 异或0x80，其余字节与 异或0x00，这基本上对它们什么都不做。如果数字是负数，则将所有字节与 异或0xff，这基本上是按位求反。实际上：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        }    }}其余的是一样的。输出也将相同。