在C++中显示浮点类型的二进制表示

Question

请考虑以下用于整数类型的代码:

template <class T>
std::string as_binary_string( T value ) {
    return std::bitset<sizeof( T ) * 8>( value ).to_string();
}

int main() {
    unsigned char a(2);
    char          b(4);

    unsigned short c(2);
    short          d(4);

    unsigned int   e(2);
    int            f(4);

    unsigned long long g(2);
    long long h(4);

    std::cout << "a = " << +a << " " << as_binary_string( a ) << std::endl;
    std::cout << "b = " << +b << " " << as_binary_string( b ) << std::endl;
    std::cout << "c = " << c << " " << as_binary_string( c ) << std::endl;
    std::cout << "d = " << c << " " << as_binary_string( d ) << std::endl;
    std::cout << "e = " << e << " " << as_binary_string( e ) << std::endl;
    std::cout << "f = " << f << " " << as_binary_string( f ) << std::endl;
    std::cout << "g = " << g << " " << as_binary_string( g ) << std::endl;
    std::cout << "h = " << h << " " << as_binary_string( h ) << std::endl;

    std::cout << "\nPress any key and enter to quit.\n";
    char q;
    std::cin >> q;

    return 0;
}

非常直接,效果很好而且非常简单.

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编辑

如何在编译时编写函数来提取任意浮点类型的二进制或位模式？

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说到花车我在自己所知的任何现有库中都没有找到类似的东西.我搜索谷歌几天寻找一个,所以我试图编写自己的功能,但没有任何成功.因为我最初问过这个问题所以我不再有可用的代码了,因此我无法准确地向您展示所有不同的实现尝试以及它们的编译器 - 构建错误.我有兴趣尝试在编译期间以通用方式生成浮点数的位模式,并希望将其集成到我现有的类中,无缝地对任何整数类型执行相同的操作.至于浮动类型本身,我已经考虑了不同的格式以及架构端序.对于我的一般用途,浮点类型的标准IEEE版本是我应该关注的所有内容.

当我最初提出这个问题时,iBug建议让我自己写一个函数,而我正试图这样做.我理解二进制数,内存大小和数学,但是当试图将浮点数类型如何存储在内存中时,它们的不同部分{sign bit,base&exp}是我最麻烦的地方.

从那时起,那些给出了很好答案的建议 - 例如,我能够编写一个能够很好地融入我现有的类模板的函数,现在它可以用于我的预期目的.

Answer 1

怎么样自己写一个？

static_assert(sizeof(float) == sizeof(uint32_t));
static_assert(sizeof(double) == sizeof(uint64_t));

std::string as_binary_string( float value ) {
    std::uint32_t t;
    std::memcpy(&t, &value, sizeof(value));
    return std::bitset<sizeof(float) * 8>(t).to_string();
}

std::string as_binary_string( double value ) {
    std::uint64_t t;
    std::memcpy(&t, &value, sizeof(value));
    return std::bitset<sizeof(double) * 8>(t).to_string();
}

如果t浮点数的大小不同,您可能需要更改辅助变量.

您也可以逐位复制它们.这是较慢的,但任意类型的任意.

template <typename T>
std::string as_binary_string( T value )
{
    const std::size_t nbytes = sizeof(T), nbits = nbytes * CHAR_BIT;
    std::bitset<nbits> b;
    std::uint8_t buf[nbytes];
    std::memcpy(buf, &value, nbytes);

    for(int i = 0; i < nbytes; ++i)
    {
        std::uint8_t cur = buf[i];
        int offset = i * CHAR_BIT;

        for(int bit = 0; bit < CHAR_BIT; ++bit)
        {
            b[offset] = cur & 1;
            ++offset;   // Move to next bit in b
            cur >>= 1;  // Move to next bit in array
        }
    }

    return b.to_string();
}