编写代码实现一个自定义浮点数，符合IEE754规范，共16位，其中exp占6bits, frac占 9bits.（1）输入一个16进制数，输出这个16进制的二进制表达，得到符合这个自定义浮点数的小数； （2）输出十六进制串的二进制表达(Transfer.c) (3) 按照IEEE 754浮点数标准设计16bit浮点计算（考虑规范数，非规范，和特殊值）(Compute.c) (4)输出16bits 设计规则下，二进制字符串 （5）遍写makefile运行 (main.c Transfer.c Compute.c)

非常感谢您的提问，以下是对应的代码实现：

1. 自定义浮点数的实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

typedef union {
    float f;
    struct {
        unsigned int mantissa : 9;
        unsigned int exponent : 6;
        unsigned int sign : 1;
    } parts;
} custom_float;

int main() {
    // 输入十六进制数
    char hex_str[5];
    printf("请输入一个16进制数: ");
    scanf("%s", hex_str);

    // 转换为二进制字符串
    int num = (int) strtol(hex_str, NULL, 16);
    char binary_str[17];
    for (int i = 15; i >= 0; i--) {
        binary_str[15 - i] = (num & (1 << i)) ? '1' : '0';
    }
    binary_str[16] = '\0';

    // 计算指数和尾数
    custom_float cf;
    cf.parts.sign = binary_str[0] - '0';
    cf.parts.exponent = 0;
    for (int i = 1; i <= 6; i++) {
        cf.parts.exponent = cf.parts.exponent * 2 + (binary_str[i] - '0');
    }
    cf.parts.mantissa = 0;
    for (int i = 7; i <= 15; i++) {
        cf.parts.mantissa = cf.parts.mantissa * 2 + (binary_str[i] - '0');
    }

    // 输出结果
    printf("输入的二进制表达: %s\n", binary_str);
    printf("对应的自定义浮点数: %f\n", cf.f);

    return 0;
}

2. 十六进制串的二进制表达

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    // 输入十六进制数
    char hex_str[5];
    printf("请输入一个16进制数: ");
    scanf("%s", hex_str);

    // 转换为二进制字符串
    int num = (int) strtol(hex_str, NULL, 16);
    char binary_str[17];
    for (int i = 15; i >= 0; i--) {
        binary_str[15 - i] = (num & (1 << i)) ? '1' : '0';
    }
    binary_str[16] = '\0';

    // 输出结果
    printf("输入的十六进制串: %s\n", hex_str);
    printf("对应的二进制表达: %s\n", binary_str);

    return 0;
}

3. 自定义浮点数的计算

#include <stdio.h>
#include <string.h>

typedef union {
    float f;
    struct {
        unsigned int mantissa : 9;
        unsigned int exponent : 6;
        unsigned int sign : 1;
    } parts;
} custom_float;

custom_float add(custom_float a, custom_float b) {
    custom_float result;
    // 先判断特殊值
    if (a.parts.exponent == 0b111111 || b.parts.exponent == 0b111111) {
        // NaN或Infinity
        result.parts.sign = 0;
        result.parts.exponent = 0b111111;
        result.parts.mantissa = 1;
    } else if (a.parts.exponent == 0 && a.parts.mantissa == 0) {
        // 零值
        result = b;
    } else if (b.parts.exponent == 0 && b.parts.mantissa == 0) {
        // 零值
        result = a;
    } else {
        // 规范数相加
        // 先计算两个数的指数之差
        int exp_diff = a.parts.exponent - b.parts.exponent;
        if (exp_diff < 0) {
            // 交换a和b，使得a的指数大于等于b的指数
            custom_float temp = a;
            a = b;
            b = temp;
            exp_diff = -exp_diff;
        }
        // 将b的尾数左移exp_diff位，使得两个数的小数点对齐
        b.parts.mantissa <<= exp_diff;
        // 相加
        result.parts.sign = a.parts.sign;
        result.parts.exponent = a.parts.exponent;
        result.parts.mantissa = a.parts.mantissa + b.parts.mantissa;
        // 如果相加后的结果超过了9位，则需要右移尾数并增加指数
        if (result.parts.mantissa & (1 << 9)) {
            result.parts.mantissa >>= 1;
            result.parts.exponent++;
        }
    }
    return result;
}

int main() {
    // 输入两个自定义浮点数
    custom_float a, b;
    printf("请输入第一个自定义浮点数: ");
    scanf("%f", &a.f);
    printf("请输入第二个自定义浮点数: ");
    scanf("%f", &b.f);

    // 计算结果
    custom_float result = add(a, b);

    // 输出结果
    printf("计算结果的二进制表达: %c%d%c\n",
           result.parts.sign ? '-' : '+',
           result.parts.exponent,
           result.parts.mantissa ? '.' : ' ');
    for (int i = 8; i >= 0; i--) {
        printf("%d", (result.parts.mantissa >> i) & 1);
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

4. 输出16bits 设计规则下，二进制字符串

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

typedef union {
    float f;
    struct {
        unsigned int mantissa : 9;
        unsigned int exponent : 6;
        unsigned int sign : 1;
    } parts;
} custom_float;

int main() {
    // 输入一个自定义浮点数
    custom_float cf;
    printf("请输入一个自定义浮点数: ");
    scanf("%f", &cf.f);

    // 计算指数和尾数的二进制表达
    char exponent_binary_str[7];
    for (int i = 5; i >= 0; i--) {
        exponent_binary_str[5 - i] = (cf.parts.exponent & (1 << i)) ? '1' : '0';
    }
    exponent_binary_str[6] = '\0';
    char mantissa_binary_str[10];
    for (int i = 8; i >= 0; i--) {
        mantissa_binary_str[8 - i] = (cf.parts.mantissa & (1 << i)) ? '1' : '0';
    }
    mantissa_binary_str[9] = '\0';

    // 计算符号位
    char sign_str[2];
    sign_str[0] = cf.parts.sign ? '1' : '0';
    sign_str[1] = '\0';

    // 拼接成16位二进制字符串
    char binary_str[17];
    strncpy(binary_str, sign_str, sizeof(sign_str));
    strncat(binary_str, exponent_binary_str, sizeof(exponent_binary_str));
    strncat(binary_str, mantissa_binary_str, sizeof(mantissa_binary_str));

    // 输出结果
    printf("输入的自定义浮点数: %f\n", cf.f);
    printf("对应的二进制表达: %s\n", binary_str);

    return 0;
}

5. makefile文件

CC = gcc
CFLAGS = -Wall

all: main

main: main.c Transfer.o Compute.o
	$(CC) $(CFLAGS) -o $@ $^

Transfer.o: Transfer.c
	$(CC) $(CFLAGS) -c $<

Compute.o: Compute.c
	$(CC) $(CFLAGS) -c $<

clean:
	rm -f main Transfer.o Compute.o