我正在上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两个数字的补数(~number + 1)将有符号/无符号数字存储在内存中。

我们有几个练习要在纸上做,我希望在把我的工作交给老师之前能够验证我的答案。我为前几个练习写了一个c++程序,但现在我被困在如何用以下问题验证我的答案:

char a, b;

short c;
a = -58;
c = -315;

b = a >> 3;

我们需要在内存中给出a b c的二进制表示。

我已经在纸上做过了,它给了我以下结果(所有的二进制表示在内存的数字之后的二补):

A = 00111010(它是一个char,所以是1字节) B = 00001000(它是一个char,所以是1字节) C = 11111110 11000101(它是短的,所以是2字节)

有办法证实我的答案吗?在c++中是否有一种标准的方法来显示一个数字在内存中的二进制表示,或者我必须自己编写每一步(计算两者的补数,然后转换为二进制)?我知道后者不会花很长时间,但我很好奇是否有一个标准的方法来做到这一点。


当前回答

这就是你要找的吗?

std::cout << std::hex << val << std::endl;

其他回答

#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
}

使用std::bitset答案和便利模板:

#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;
}

这样使用它:

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;

生成输出:

c: A binary: 01000001
x: 1234 binary: 00000000000000000000010011010010
z: -1024 binary: 1111111111111111111111111111111111111111111111111111110000000000

我在玩在线编码游戏时就遇到过这个问题。这里有一个快速实现且相当直观的解决方案。它还避免输出前导零或依赖<bitset>

std::string s;
do {
    s = std::to_string(r & 1) + s;
} while ( r>>=1 );

std::cout << s;

但是您应该注意,这个解决方案将增加您的运行时间,所以如果您正在竞争优化或根本不竞争,您应该使用本页上的其他解决方案之一。

如果你想显示任何对象的位表示形式,而不仅仅是整数,记得先将其重新解释为一个char数组,然后你可以将该数组的内容打印为十六进制,甚至是二进制(通过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);
}

请注意,大多数常见的系统都是小端顺序的,因此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的值表示,那么简单的cout << bitset<16>(c)就可以了。

最简单的方法可能是创建一个表示值的std::bitset,然后将其流到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';