我该如何逐位打印 C 中的 double 类型以查看其底层表示？

Question

我想学习计算机如何用二进制表示双精度类型，但是位运算符&和|不能用于double。而memcpy(&d, &src, 8)也似乎不起作用。有什么建议吗？

- cppguy

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你能展示一下你的作业哪部分已经写好了，哪部分没有达到你的预期吗？ - Jonathan Feinberg

你说memcpy不起作用是什么意思？你使用的大小正确吗？src和d是双精度浮点数吗？如果是，你应该使用memcpy(&d, &src, sizeof(double)); ... 请更详细地说明memcpy的问题。 - BobbyShaftoe

为什么你认为对低级语言细节感到好奇的人都是在作弊？像我这样刚开始学习编程时总是对这些东西很好奇的人来说，我觉得这种态度真的很恼人。 - Jay Conrod

这个程序与许多答案不同，它实际上按位给出了结果，而不是按字节给出。请参见：https://gist.github.com/aspyct/3194882 - jamadagni

Answer 1

在这里：

#include <stdio.h>
int main ()
{
    double decker = 1.0;
    unsigned char * desmond = (unsigned char *) & decker;
    int i;

    for (i = 0; i < sizeof (double); i++) {
         printf ("%02X ", desmond[i]);
    }
    printf ("\n");
    return 0;
}

你可以尝试一下： http://codepad.org/onHnAcnC

- user181548

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尽管拼写错误（应该是Dekker），但变量名+1。 - fvu

@Johannes Rössel：C的ISO标准没有定义这样的事情。它只要求每个float都可以精确表示为double，每个double都可以精确表示为long double。这仅意味着sizeof double至少等于sizeof float。实现可以使用任何大小。在具有FPU的机器上，大小很可能由硬件实现确定。在我目前使用的16位dsPIC编译器中，除非使用编译器选项指定64位，否则double为32位。 - Clifford

@fvu：不是DEKKER，是双层巴士。 - user181548

但是（也许有点令人困惑），它是德斯蒙德·德克尔：http://en.wikipedia.org/wiki/Desmond_Dekker - Steve Jessop

不错的例子，但实际上是“逐字节”而不是所要求的“逐位”。 - 463035818_is_not_a_number

Answer 2

union {
  double  d;
  unsigned char c[sizeof(double)];
} d;

int main(int ac, char **av) {
  int i;
  char s1[80], s2[80];

  d.d = 1.0;
  for(i = 0; i < sizeof d; ++i) {
    sprintf(s1 + i * 3, " %02x", d.c[i]);
    sprintf(s2 + i * 3, " %02x", d.c[sizeof d - 1 - i]);
  }
  printf("%s\n%s\n", s1, s2);
  return 0;
}

$ ./a.out
00 00 00 00 00 00 f0 3f
3f f0 00 00 00 00 00 00

或者，您可以阅读有关IEEE 754标准的内容，该标准规定了表示方法。

http://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_754-1985

- DigitalRoss

Answer 3

一个特定的位布局本身是没有意义的。假设我有以下内容：1101

也许我说它是无符号的，表示值为13。

也许它是带符号的，高位表示该值为负数，这意味着现在是-5。

进一步考虑，我认为高两位是基数，低两位是指数，那么我得到的值是3。

你看，它不是存储，而是解释。阅读有关浮点值如何表示和解释的文章，这比查看位的打包方式更有用。

- ezpz

Answer 4

这对我有效

#include <stdio.h>
#include <string.h> /* memmove */
int main(void) {
  unsigned char dontdothis[sizeof (double)];
  double x = 62.42;

  printf("%f\n", x);
  memmove(&dontdothis, &x, sizeof dontdothis);
  /* examine/change the array dontdothis */
  dontdothis[sizeof x - 1] ^= 0x80;
  /* examine/change the array dontdothis */
  memmove(&x, &dontdothis, sizeof dontdothis);
  printf("%f\n", x);
  return 0;
}

结果是

62.420000
-62.420000

- pmg

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我认为OP想要输出64个0或1，代表用于编码双精度浮点数的64位。 - user1899861

Answer 5

除非您也了解一些典型的IEEE FP表示方式，否则这并不会很有启发性。

很可能您的计算机表示双精度浮点数的方式在此处有所说明。

- T.E.D.

Answer 6

关键在于将 double 转换为 long long（假设 sizeof(double) == sizeof(long long)），而不改变二进制表示。以下是实现此任务的两种方法：

• 强制类型转换：double a; long long b = *((long long *)&a);
• 联合体：union { double a ; long long b };

- mouviciel

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强制类型转换由于类型混淆和严格别名规则而具有未定义的结果。有时这种情况确实会出错，如果优化足够多，一些编译器将在a被初始化之前读取b（假设它已经被初始化），尽管您可能对这种简单情况感到满意。通过联合体进行转换是未定义行为（除非是某些情况，但本例不属于此类情况），但实际上，没有明智的编译器编写者会让它崩溃，因为太多的代码使用它。 - Steve Jessop

Answer 7

另一个选择是使用位域。拥有这样的结构和对计算机存储double类型的了解，您可以非常容易地打印出双精度浮点数内部表示的不同部分。就像他们在这里所做的那样。

- fvu