Объекты fi и целочисленные типы данных C

Примечание

Разделы этой темы сравнивают fi объект с типами данных с фиксированной точкой и операциями в С. В этих разделах, информация об ANSI^® C адаптирован от Сэмюэла П. Харбисона и Гая Л. Стила-младшего, C: Справочное руководство, 3 изд., Prentice Hall, 1991.

Целочисленные типы данных

В этом разделе сравнивается численная область значений fi целочисленные типы данных к минимальной числовой области значений C целочисленных типов данных, принимая представление Комплемента Двух.

Целочисленные типы данных C

Многие компиляторы C поддерживают представление двух типов целочисленных данных со знаком. Следующая таблица показывает минимальные области значений целочисленных типов данных C, используя представление дополнения двух типов. Целочисленные области значений могут быть больше или равны показанным областям значений, но не могут быть меньше. Область значений long должно быть больше или равно области значений int, который должен быть больше или равен области значений short.

В представлении дополнения двух, знаковое целое число с n битами имеет область значений от $- 2^{n - 1}$ кому $2^{n - 1} - 1$ , включительно. Беззнаковое целое число с n битами имеет область значений от 0 до $2^{n} - 1$ , включительно. Отрицательная сторона области значений имеет на одно значение больше, чем положительная сторона, и нуль представлен уникально.

Целый тип	Минимум	Максимум
`signed char`	–128	127
`unsigned char`	0	255
`short int`	–32,768	32,767
`unsigned short`	0	65,535
`int`	–32,768	32,767
`unsigned int`	0	65,535
`long int`	–2,147,483,648	2,147,483,647
`unsigned long`	0	4,294,967,295

fi целочисленные типы данных

В следующей таблице перечислены числовые области значений целочисленных типов данных fi объект, в частности эквивалентные целочисленным типам данных C. Области значений достаточно большие, чтобы включать представление дополнения двух, которое является единственным методом двоичного кодирования со знаком, поддерживаемым программным обеспечением Fixed-Point Designer™.

Конструктор	Подписанный	Размер слова	Минимум	Максимум	Ближайший эквивалент ANSI C
`fi(x,1,n,0)`	Да	n (от 2 до 65 535)	$- 2^{n - 1}$	$2^{n - 1} - 1$	Не применяется
`fi(x,0,n,0)`	Нет	n (от 2 до 65 535)	0	$2^{n} - 1$	Не применяется
`fi(x,1,8,0)`	Да	8	–128	127	`signed char`
`fi(x,0,8,0)`	Нет	8	0	255	`unsigned char`
`fi(x,1,16,0)`	Да	16	–32,768	32,767	`short int`
`fi(x,0,16,0)`	Нет	16	0	65,535	`unsigned short`
`fi(x,1,32,0)`	Да	32	–2,147,483,648	2,147,483,647	`long int`
`fi(x,0,32,0)`	Нет	32	0	4,294,967,295	`unsigned long`

Унарные преобразования

Унарные преобразования определяют, преобразуется ли один операнд до выполнения операции и как. В этом разделе рассматриваются унарные преобразования в ANSI C и fi объекты.

Обычные унарные преобразования ANSI C

Унарные преобразования в ANSI C автоматически применяются к операндам унарного !, -, ~, и * операторов и двоичных << и >> операторы, согласно следующей таблице:

Исходный тип операнда	Преобразование ANSI C
`char` или `short`	`int`
`unsigned char` или `unsigned short`	`int` или `unsigned int`¹
`float`	`float`
Массив T	Указатель на T
Функция, возвращающая T	Указатель на функцию, возвращающую T

¹Если тип int не может представлять все значения исходного типа данных без переполнения, преобразованный тип unsigned int.

fi Обычные унарные преобразования

Следующая таблица показывает fi унарные преобразования:

Оператор C	fi Эквивалентный	fi Преобразование
`!x`	`~ <reservedrangesplaceholder0>`	Результатом является `logical`.
`~ <reservedrangesplaceholder0>`	`bitcmp(x)`	Результат совпадает с числовым типом операнда.
`*x`	Нет эквивалента	Не применяется
`x<<n`	`bitshift (x, n)`положительный `n`	Результат совпадает с числовым типом операнда. Режим скругления всегда `floor`. Режим переполнения выполняется. 0-значные биты сдвигаются справа.
`x>>n`	`bitshift(x,-n)`	Результат совпадает с числовым типом операнда. Режим скругления всегда `floor`. Режим переполнения выполняется. 0-значные биты сдвигаются налево, если операнд не подписан или подписан и положителен. 1-значные биты сдвигаются налево, если операнд подписан и отрицателен.
`+x`	`+x`	Результат совпадает с числовым типом операнда.
`-x`	`-x`	Результат совпадает с числовым типом операнда. Режим переполнения выполняется. Для примера переполнение может произойти, когда вы отменяете беззнаковое `fi` или самое отрицательное значение подписанного `fi`.

Двоичные преобразования

В этом разделе описываются преобразования, которые происходят, когда операнды двоичного оператора являются различными типами данных.

Обычные двоичные преобразования ANSI C

В ANSI C операнды двоичного оператора должны быть одного типа. Если они отличаются, один преобразуется в тип другого согласно первому применимому преобразованию в следующей таблице:

Тип одного операнда	Тип другого операнда	Преобразование ANSI C
`long double`	Любой	`long double`
`double`	Любой	`double`
`float`	Любой	`float`
`unsigned long`	Любой	`unsigned long`
`long`	`unsigned`	`long` или `unsigned long`¹
`long`	`int`	`long`
`unsigned`	`int` или `unsigned`	`unsigned`
`int`	`int`	`int`

¹Тип long используется только в том случае, если оно может представлять все значения типа unsigned.

fi Обычные двоичные преобразования

Когда один из операндов двоичного оператора (+, –, *, .*) является fi объект и другой является MATLAB^® встроенный числовой тип, затем non - fi операнд преобразуется в fi объект перед выполнением операции согласно следующей таблице:

Тип одного операнда	Тип другого операнда	Свойства другого операнда после преобразования в объект fi
`fi`	`double or single`	`Signed` = такой же, как и исходное `fi` операнд `WordLength` = такой же, как и исходное `fi` операнд `FractionLength` = установите лучшую точность
`fi`	`int8`	`Signed` = `1` `WordLength` = `8` `FractionLength` = `0`
`fi`	`uint8`	`Signed` = `0` `WordLength` = `8` `FractionLength` = `0`
`fi`	`int16`	`Signed` = `1` `WordLength` = `16` `FractionLength` = `0`
`fi`	`uint16`	`Signed` = `0` `WordLength` = `16` `FractionLength` = `0`
`fi`	`int32`	`Signed` = `1` `WordLength` = `32` `FractionLength` = `0`
`fi`	`uint32`	`Signed` = `0` `WordLength` = `32` `FractionLength` = `0`
`fi`	`int64`	`Signed` = `1` `WordLength` = `64` `FractionLength` = `0`
`fi`	`uint64`	`Signed` = `0` `WordLength` = `64` `FractionLength` = `0`

Обработка переполнения

В следующих разделах сравнивается, как программное обеспечение ANSI C и Fixed-Point Designer обрабатывает переполнения.

Обработка переполнения ANSI C

В ANSI C результатом целочисленных операций со знаком является любое значение, генерируемое командой машины, используемой для реализации операции. Поэтому ANSI C не имеет правил для обработки целочисленного переполнения со знаком.

Результаты беззнаковых целочисленного переполнения переносятся в ANSI C.

Обработка переполнения FI

Сложение и умножение с fi объекты дают результаты, которые могут быть точно представлены fi объект, до размеров слова 65 535 бит или доступная память на вашей машине. Однако это не относится к делению, потому что многие отношения приводят к бесконечным двоичным выражениям. Вы можете выполнить деление с fi объекты, использующие divide функция, которая требует, чтобы вы явным образом задали числовой тип результата.

Условия, при которых fi переполнение объекта, и полученные результаты определяются связанными fimath объект. Определенные признаки переполнения можно задать отдельно для сумм (включая различия) и продуктов. См. следующую таблицу:

Свойства объекта fimath, связанные с обработкой переполнения	Значение свойства	Описание
`OverflowAction`	`'saturate'`	Переливы насыщаются до максимального или минимального значения в области значений.
`OverflowAction`	`'wrap'`	Переполнения оборачиваются с помощью арифметики по модулю, если она не подписана, перенос дополнения двух, если она подписана.
`ProductMode`	`'FullPrecision'`	Сохраняются результаты полной точности. Переполнение не происходит. Выдается ошибка, если получившийся размер слова больше `MaxProductWordLength`. Правила вычисления итогового слова продукта и длин дробей приведены в fimath Object Properties в Описании свойства.
	`'KeepLSB'`	Сохраняются наименьшие значимые биты продукта. Сохранена полная точность, но переполнение возможно. Это поведение моделирует целочисленные операции на C языке. The `ProductWordLength` свойство определяет полученный размер слова. Если `ProductWordLength` больше, чем необходимо для полностью точного продукта, тогда результат сохранен в наименее значимых битах. Если `ProductWordLength` меньше, чем необходимо для продукта с полной точностью, тогда происходит переполнение. Правило для вычисления длины результирующей дроби продукта приведено в fimath Object Properties в Описании свойства.
	`'KeepMSB'`	Сохраняются самые значительные биты продукта. Переполнение предотвращено, но точность может быть потеряна. The `ProductWordLength` свойство определяет полученный размер слова. Если `ProductWordLength` больше, чем необходимо для полноточного продукта, тогда результат сохранен в самых значимых битах. Если `ProductWordLength` меньше, чем необходимо для продукта с полной точностью, тогда происходит округление. Правило для вычисления длины результирующей дроби продукта приведено в fimath Object Properties в Описании свойства.
	`'SpecifyPrecision'`	Можно задать как длину слова, так и длину дроби полученного продукта.
`ProductWordLength`	Положительное целое число	Размер слова продукта результатов при `ProductMode` является `'KeepLSB'`, `'KeepMSB'`, или `'SpecifyPrecision'`.
`MaxProductWordLength`	Положительное целое число	Максимально допустимый продукт размера слова при `ProductMode` является `'FullPrecision'`. Значение по умолчанию является 65 535 битами. Это свойство может помочь убедиться, что ваша симуляция не превышает ваши требования к оборудованию.
`ProductFractionLength`	Целое число	Длина дроби продукта возникает при `ProductMode` является `'Specify Precision'`.
`SumMode`	`'FullPrecision'`	Сохраняются результаты полной точности. Переполнение не происходит. Выдается ошибка, если получившийся размер слова больше `MaxSumWordLength`. Правила вычисления итогового слова и длин дробей приведены в fimath Свойства в Описании свойства.
	`'KeepLSB'`	Сохраняются наименее значимые биты суммы. Сохранена полная точность, но переполнение возможно. Это поведение моделирует целочисленные операции на C языке. The `SumWordLength` свойство определяет полученный размер слова. Если `SumWordLength` больше, чем необходимо для полной точности суммы, тогда результат сохранен в наименее значимых битах. Если `SumWordLength` меньше, чем необходимо для полной точности суммы, тогда происходит переполнение. Правило для вычисления длины результирующей суммарной дроби приведено в fimath Object Properties в Описании свойства.
	`'KeepMSB'`	Сохраняются самые значительные биты суммы. Переполнение предотвращено, но точность может быть потеряна. The `SumWordLength` свойство определяет полученный размер слова. Если `SumWordLength` больше, чем необходимо для полной точности суммы, тогда результат сохранен в самых значимых битах. Если `SumWordLength` меньше, чем необходимо для полной точности суммы, тогда происходит округление. Правило для вычисления длины результирующей суммарной дроби приведено в fimath Object Properties в Описании свойства.
	`'SpecifyPrecision'`	Можно задать как длину слова, так и длину дроби получившейся суммы.
`SumWordLength`	Положительное целое число	Размер слова суммы результатов когда `SumMode` является `'KeepLSB'`, `'KeepMSB'`, или `'SpecifyPrecision'`.
`MaxSumWordLength`	Положительное целое число	Максимально допустимый размер слова при `SumMode` является `'FullPrecision'`. Значение по умолчанию является 65 535 битами. Это свойство может помочь убедиться, что ваша симуляция не превышает ваши требования к оборудованию.
`SumFractionLength`	Целое число	Длина дроби суммы возникает при `SumMode` является `'SpecifyPrecision'`.

Документация