在Java中将浮点数和双精度数转换为位和十六进制表示

Question

如何获取double或float的单个位（或整个变量）？

例如，如果我有 float a = 0.5;

我期望得到一个等于"00111111000000000000000000000000"的String。

或者以十六进制表示为：
"F000000"

- Jan Ajan

---

不行。为什么？因为它与http://stackoverflow.com/questions/10637594/calculating-double-neighbours-of-a-decimal-value有关。我认为如果我从二进制值中减去1，我会得到另一个值。 - Jan Ajan

@dcrooney问这个问题是为了知道这是否是一道作业题，因为如果是作业，我们会尽量小心回答，以免抑制你的学习 :) - kentcdodds

Answer 1

Java中，float类型占用32位，类似于int类型，而double类型占用64位，类似于long类型。如果要找到这些数字的二进制表示，需要进行以下操作：

float a = 0.5f;
int bits = Float.floatToIntBits(a);
String.format("%32s", Integer.toBinaryString(bits)).replace(" ", "0");
String.format("%8s", Integer.toHexString(bits)).replace(" ", "0");

"00111111000000000000000000000000" 的二进制表示（32位）
"3f000000" 的十六进制表示（32位）

double a = 0.5d;
long bits = Double.doubleToLongBits(a);
String.format("%64s", Long.toBinaryString(bits)).replace(" ", "0");
String.format("%16s", Long.toHexString(bits)).replace(" ", "0");

"0011111111100000000000000000000000000000000000000000000000000000" 代表64位的二进制数字
"3fe0000000000000" 代表64位的十六进制数字

您可以通过执行反向操作来验证其是否有效：

int bits = Integer.parseInt("00111111000000000000000000000000", 2);
Float.intBitsToFloat(bits);

0.5（浮点数）

long bits = Long.parseLong("0011111111100000000000000000000000000000000000000000000000000000", 2);
Double.longBitsToDouble(bits);

0.5（双精度）

对于十六进制表示，您可以分别使用Integer.parseInt("...", 16);和Long.parseLong("...", 16);

- Mike Samuel

---

如果符号位为零，它将不会被打印！ - math

@math，你能解释一下吗？你是指符号位不会被打印出来，还是整个值都不会被打印出来？如果是前者，那么是的，Long.toBinaryString不会打印多余的位数，因为"This [unsigned long] value is converted to a string of ASCII digits in binary (base 2) with no extra leading 0's"，但这并不仅限于符号位。你可以从左边用零填充该值以获得所需的列宽。 - Mike Samuel

就像我说的那样，由于前导零，它不会被打印出来。当然，可以用前导零填充它，但是上面的语句可能会被误解。如果指数也有前导零，它们也将被削减。 - math

int bits = Float.floatToIntBits(f); System.out.println(Integer.toBinaryString(bits));这段代码能够正常运行，它可以用来查看 float 类型数值的二进制位表示。 - gherson

Answer 2

查看Float.floatToIntBits() 或 Float.floatToRawIntBits()。 这会将浮点数以int形式返回其位。 如果需要字符串形式，使用Integer.toBinaryString()。

注意，如果HSB存在问题，您可能需要转换为long型以避免“溢出”。

- user949300

---

IEEE-754浮点数中的HSB为符号位，除非它是一个NaN值，因此生成的整数的符号与浮点数相同，但有一个例外：-0.0。 - Mike Samuel

同意。那个评论是因为一些Java int <-> String代码对HSB很挑剔。例如，这个stackoverflow讨论。虽然我认为它主要用于解析字符串，而不是创建它们，所以这个问题可能不适用于这里。 - user949300

Answer 3

public void printFloatBits(float f) {
    int bits = Float.floatToIntBits(f);
    // Extract each bit from 'bits' and compare it by '0'
    for (int i=31; i>=0; --i) {
        // int mask = 1 << i;
        // int oneBit = bits & mask;
        // oneBit == 0 or 1?
        System.out.print((bits & (1 << i)) == 0 ? "0" : "1");
    }
}

- walrider89

Answer 4

Double.byteValue() 可能会对你有所帮助。

还有一个 32 位等效的 Float.byteValue()。

- kentcdodds

---

"Byte value" 的返回值相当于 (byte) myDouble，这是一种有损转换。 - Mike Samuel

答案错误。Float.byteValue()和Double.byteValue()只是将数字强制转换为字节。 - Pacerier