我正在学习一门关于操作系统的大学课程，我们正在学习如何将二进制转换为十六进制、十进制转换为十六进制等，今天我们刚刚学习了如何使用二进制补码（~number + 1）在内存中存储带符号/无符号数。
我们有几个练习题需要手写计算，但在提交作业给老师之前我想要验证我的答案是否正确。我已经用C++编写了前几个问题的程序，但现在卡在如何验证以下问题的答案上:
char a, b;
short c;
a = -58;
c = -315;
b = a >> 3;
我们需要显示a，b和c在内存中的二进制表示。
我已经手写计算了它们的二进制补码，并得到以下结果：
a = 00111010（它是一个字符，所以1个字节）
b = 00001000（它是一个字符，所以1个字节）
c = 11111110 11000101（它是一个短整型，所以2个字节）
有没有一种方法可以验证我的答案？在C++中是否有标准的方法来显示数字在内存中的二进制表示，还是我必须自己编写每个步骤的代码（计算二进制补码，然后转换为二进制）？我知道后者不会花费太长时间，但我想知道是否有一种标准的方式来这样做。
最简单的方法可能是创建一个代表该值的std::bitset，然后将其流式传输到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';
bitsetзҡ„жһ„йҖ еҮҪж•°еҸӮж•°иў«и§ЈйҮҠдёәж— з¬ҰеҸ·еҖјпјҢдёҺдәҢиҝӣеҲ¶иЎҘз ҒзӣёеҗҢгҖӮдёҘж јжқҘиҜҙпјҢC++дёҚдҝқиҜҒдҪҝз”ЁдәҢиҝӣеҲ¶иЎҘз ҒиҝӣиЎҢз®—жңҜиҝҗз®—пјҢиҖҢдё”дҪ зӨәдҫӢдёӯзҡ„-58 >> 3ж“ҚдҪңжҳҜжңӘе®ҡд№үзҡ„гҖӮ - Potatoswatterbitset 的 to_string 成员函数。 - Jerry Coffin使用即时转换到 std::bitset。无临时变量，无循环，无函数，无宏定义。
#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;
}
输出：
a = 11000110
b = 11111000
c = 1111111011000101
std::cout << std::bitset<8*sizeof(x)>(x)。 - Apollys supports Monicastd::format来实现这一点。unsigned char a = -58;
std::cout << std::format("{:b}", a);
输出:
11000110
在旧系统中，您可以使用 {fmt} 库，这是基于std::format的。 {fmt} 还提供了print函数，使这更加简单和高效(godbolt):
unsigned char a = -58;
fmt::print("{:b}", a);
声明：我是 {fmt} 和 C++20 的 std::format 的作者。
std::format 在 Visual Studio 2019 中可用。您需要 #include <format> 并设置 /std:c++latest。 - Chris G.如果你想显示任何对象的位表示，而不仅仅是整数，请记得先将其重新解释为 char 数组，然后可以打印该数组的内容，以十六进制或甚至二进制（通过 bitset）的形式：
#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);
}
show_binrep(c)的输出不是您期望的1111111 011000101，因为这不是它在内存中的存储方式。如果您正在寻找二进制中的值表示，则可以使用简单的cout << bitset<16>(c)。#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);
}
}
CHAR_BIT。 - R. Martinho Fernandes可重复使用的函数：
template<typename T>
static std::string toBinaryString(const T& x)
{
std::stringstream ss;
ss << std::bitset<sizeof(T) * 8>(x);
return ss.str();
}
用法:
int main(){
uint16_t x=8;
std::cout << toBinaryString(x);
}
这适用于各种类型的整数。
#include <iostream>
#include <bitset>
#include <climits>
template<typename T>
struct BinaryForm {
BinaryForm(const T& v) : _bs(v) {}
const std::bitset<sizeof(T)*CHAR_BIT> _bs;
};
template<typename T>
inline std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const BinaryForm<T>& bf) {
return os << bf._bs;
}
这样使用：
auto c = 'A';
std::cout << "c: " << c << " binary: " << BinaryForm{c} << std::endl;
unsigned x = 1234;
std::cout << "x: " << x << " binary: " << BinaryForm{x} << std::endl;
int64_t z { -1024 };
std::cout << "z: " << z << " binary: " << BinaryForm{z} << std::endl;
c: A binary: 01000001
x: 1234 binary: 00000000000000000000010011010010
z: -1024 binary: 1111111111111111111111111111111111111111111111111111110000000000
#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
}
int t = pow(2, num_of_bits - 1); 吗？ - BmyGuest如果使用旧版的C++，您可以使用以下代码片段：
template<typename T>
string toBinary(const T& t)
{
string s = "";
int n = sizeof(T)*8;
for(int i=n-1; 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 = => 11000110
b = => 11111000
c = -315 => 1111111011000101
-58是负数，所以我立刻知道第一个位应该是1，但你的答案第一个位是0。而且00111010右移 3 位是000 00111，没有任何数学运算，所以那个答案也是错误的。 - Mooing Duck