如何在Python中获取fp16、fp32、bf16、int8等的内存精确表示

实现思路 #

借助numpy库处理多类型数值的内存表示，它原生支持包括float16在内的丰富数据类型，可直接提取内存中的原始字节，再转换为二进制字符串，完全匹配你需要的IEEE754格式转换功能。

代码实现 #

import numpy as np

def memory_repr(num, dtype_str, byteorder='big'):
    # 映射类型字符串到numpy对应数据类型
    dtype_map = {
        'int8': np.int8,
        'uint8': np.uint8,
        'int16': np.int16,
        'uint16': np.uint16,
        'int32': np.int32,
        'uint32': np.uint32,
        'int64': np.int64,
        'uint64': np.uint64,
        'float16': np.float16,
        'float32': np.float32,
        'float64': np.float64
    }
    
    if dtype_str not in dtype_map:
        raise ValueError(f"不支持的数据类型：{dtype_str}")
    
    # 将输入数字转换为指定类型的numpy数组
    arr = np.array([num], dtype=dtype_map[dtype_str])
    # 获取指定字节序的原始字节数据
    bytes_data = arr.tobytes(byteorder)
    # 逐字节转换为8位二进制字符串并拼接
    binary_str = ''.join(f'{byte:08b}' for byte in bytes_data)
    
    return binary_str

使用示例 #

# int8类型的3，输出内存二进制表示
print(memory_repr(3, 'int8'))  # 输出: 00000011

# float32类型的3，输出IEEE754标准的二进制表示（与你给出的示例一致）
print(memory_repr(3, 'float32'))  # 输出: 01000000010000000000000000000000

# float16类型的3，输出16位IEEE754表示
print(memory_repr(3, 'float16'))  # 输出: 0100000001000000

说明 #

• 支持所有常见的带符号/无符号整数、浮点类型，覆盖绝大多数场景需求
• byteorder参数指定字节序，默认big（大端），与标准IEEE754转换器输出一致；若需小端格式，传入byteorder='little'即可
• 若不想依赖numpy，也可通过struct模块实现，但处理float16需要额外的类型转换逻辑，numpy方案更简洁直接

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Turtle