Arduino C++ float变量转十六进制结果与g++编译输出不符问题求解

输出结果差异的原因 #

二者运行环境的基础数据类型长度不同，同时原有写法本身存在未定义行为：

1. PC端g++编译运行的x86/x86_64架构下，unsigned int长度为4字节，和单精度float的长度完全一致，因此你将float指针强转为unsigned int*解引用时，刚好可以读取到float完整的4字节二进制内容。
2. Arduino常用的AVR架构下，unsigned int长度仅为2字节，强转解引用只能读取到float内存空间中低地址的2字节内容，对应3.141592654的IEEE754编码低16位为0x0fdb，加上%x格式化不会输出前导零，最终只打印出fdb，高16位的0x4049完全没有被读取。
3. 直接对不同类型的指针做强制解引用违反C/C++的严格别名规则，属于未定义行为，即使PC端运行符合预期也只是巧合，不具备通用性。

可靠的float转十六进制实现方案 #

推荐两种兼容性高、不存在未定义行为的实现方式：

方案1：使用union做类型双关 #

该方案符合C语言标准，C++11及之后版本也明确支持，是嵌入式场景下的常用写法：

union FloatHexConverter {
  float float_val;
  uint32_t uint_val;
};

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  FloatHexConverter converter;
  converter.float_val = 3.141592654;
  // 直接通过串口输出十六进制
  Serial.println(converter.uint_val, HEX);
  // 如果需要存入字符数组，使用%lx格式化4字节无符号整数，补前导零保证输出8位
  char data[9];
  sprintf(data, "%08lx", converter.uint_val);
  Serial.println(data);
}

void loop() {
}

uint32_t是固定4字节长度的无符号整数类型，不会随架构变化出现长度不匹配的问题。

方案2：逐字节读取拼接 #

完全规避类型转换风险，适配所有架构，还可以灵活调整字节输出顺序适配大小端需求：

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  float a = 3.141592654;
  // 用uint8_t指针读取float的每个字节
  uint8_t *byte_ptr = (uint8_t *)&a;
  char data[9];
  // 小端架构下按大端顺序（人类常用的十六进制显示顺序）拼接，需要小端输出可调整下标顺序为0、1、2、3
  sprintf(data, "%02x%02x%02x%02x", byte_ptr[3], byte_ptr[2], byte_ptr[1], byte_ptr[0]);
  Serial.println(data);
}

void loop() {
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Łukasz Piórecki