Я слежу за курсом колледжа об операционных системах, и мы учимся, как конвертировать из двоичного в шестнадцатеричное, десятичное в шестнадцатеричное и т.д., и сегодня мы просто узнали, как подписанные/неподписанные числа хранятся в памяти, используя два дополнения (~ число + 1).
У нас есть несколько упражнений, которые нужно сделать на бумаге, и я хотел бы иметь возможность проверить свои ответы, прежде чем отправлять свою работу учителю. Я написал программу на С++ для первых нескольких упражнений, но теперь я зациклился на том, как я могу проверить свой ответ со следующей проблемой:
char a, b;
short c;
a = -58;
c = -315;
b = a >> 3;
и нам нужно показать двоичное представление в памяти a, b и c.
Я сделал это на бумаге и дал мне следующие результаты (все двоичные представления в памяти чисел после двух дополнений):
a = 00111010 (это a char, поэтому 1 байт)
b = 00001000 (это a char, поэтому 1 байт)
c = 11111110 11000101 (это короткий, так что 2 байта)
Есть ли способ проверить мой ответ? Есть стандартный способ на С++, чтобы показать двоичное представление в памяти числа или мне нужно каждый раз закодировать каждый шаг (вычислить два дополнения, а затем преобразовать в двоичные)? Я знаю, что последнее не займет так много времени, но мне любопытно, есть ли стандартный способ сделать это.
Возможно, самый простой способ - создать std::bitset представляющий значение, а затем передать его в cout.
#include <bitset>
...
char a = -58;
std::bitset<8> x(a);
std::cout << x << '\n';
short c = -315;
std::bitset<16> y(c);
std::cout << y << '\n';
Используйте преобразование "на лету" в std::bitset. Нет временных переменных, нет циклов, нет функций, нет макросов.
#include <iostream>
#include <bitset>
int main() {
int a = -58, b = a>>3, c = -315;
std::cout << "a = " << std::bitset<8>(a) << std::endl;
std::cout << "b = " << std::bitset<8>(b) << std::endl;
std::cout << "c = " << std::bitset<16>(c) << std::endl;
}
Печать
a = 11000110
b = 11111000
c = 1111111011000101
Если вы хотите отобразить представление битов любого объекта, а не просто целое число, не забудьте сначала переинтерпретироваться как массив char, тогда вы можете распечатать содержимое этого массива в виде шестнадцатеричного или даже бинарного (через BitSet):
#include <iostream>
#include <bitset>
#include <climits>
template<typename T>
void show_binrep(const T& a)
{
const char* beg = reinterpret_cast<const char*>(&a);
const char* end = beg + sizeof(a);
while(beg != end)
std::cout << std::bitset<CHAR_BIT>(*beg++) << ' ';
std::cout << '\n';
}
int main()
{
char a, b;
short c;
a = -58;
c = -315;
b = a >> 3;
show_binrep(a);
show_binrep(b);
show_binrep(c);
float f = 3.14;
show_binrep(f);
}
Обратите внимание, что большинство распространенных систем являются малориентированными, поэтому вывод show_binrep(c) не 1111111 011000101, которого вы ожидаете, потому что это не то, как он хранится в памяти. Если вы ищете представление значений в двоичном формате, то работает простой cout << bitset<16>(c).
Есть ли стандартный способ в С++ для отображения двоичного представления в памяти числа [...]?
Нет. Там нет std::bin, например std::hex или std::dec, но не сложно вывести двоичный код:
Вы выводите самый левый бит, маскируя все остальные, сдвигая влево и повторяя это для всех бит, которые у вас есть.
(Число бит в типе sizeof(T) * CHAR_BIT.)
Подобно тому, что уже опубликовано, просто используя бит-сдвиг и маску, чтобы получить бит; пригодный для любого типа, являющийся шаблоном (только не уверенный, если есть стандартный способ получить число бит в 1 байте, я использовал 8 здесь).
#include<iostream>
#include <climits>
template<typename T>
void printBin(const T& t){
size_t nBytes=sizeof(T);
char* rawPtr((char*)(&t));
for(size_t byte=0; byte<nBytes; byte++){
for(size_t bit=0; bit<CHAR_BIT; bit++){
std::cout<<(((rawPtr[byte])>>bit)&1);
}
}
std::cout<<std::endl;
};
int main(void){
for(int i=0; i<50; i++){
std::cout<<i<<": ";
printBin(i);
}
}
Многоразовая функция:
template<typename T>
static std::string toBinaryString(const T& x)
{
std::stringstream ss;
ss << std::bitset<sizeof(T) * 8>(x);
return ss.str();
}
Использование:
int main(){
uint16_t x=8;
std::cout << toBinaryString(x);
}
Это работает со всеми видами целых чисел.
#include <iostream>
#include <cmath> // in order to use pow() function
using namespace std;
string show_binary(unsigned int u, int num_of_bits);
int main()
{
cout << show_binary(128, 8) << endl; // should print 10000000
cout << show_binary(128, 5) << endl; // should print 00000
cout << show_binary(128, 10) << endl; // should print 0010000000
return 0;
}
string show_binary(unsigned int u, int num_of_bits)
{
string a = "";
int t = pow(2, num_of_bits); // t is the max number that can be represented
for(t; t>0; t = t/2) // t iterates through powers of 2
if(u >= t){ // check if u can be represented by current value of t
u -= t;
a += "1"; // if so, add a 1
}
else {
a += "0"; // if not, add a 0
}
return a ; // returns string
}
Используя старую версию C++, вы можете использовать этот фрагмент:
template<typename T>
string toBinary(const T& t)
{
string s = "";
int n = sizeof(T)*8;
for(int i=n; i>=0; i--)
{
s += (t & (1 << i))?"1":"0";
}
return s;
}
int main()
{
char a, b;
short c;
a = -58;
c = -315;
b = a >> 3;
cout << "a = " << a << " => " << toBinary(a) << endl;
cout << "b = " << b << " => " << toBinary(b) << endl;
cout << "c = " << c << " => " << toBinary(c) << endl;
}
a = ã => 111000110
b = ° => 111111000
c = -315 => 11111111011000101
Вот верный способ получить двоичное представление числа:
unsigned int i = *(unsigned int*) &x;
Это то, что вы ищете?
std::cout << std::hex << val << std::endl;