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。
使用动态转换到std::bitset。没有临时变量，没有循环，没有函数，没有宏。
住在Coliru
#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;
}
打印:
a = 11000110
b = 11111000
c = 1111111011000101
在c++ 20中，你可以使用std::format来做到这一点:
unsigned char a = -58;
std::cout << std::format("{:b}", a);
输出:
11000110
在旧的系统上，你可以使用{fmt}库，std::format是基于这个库的。{fmt}还提供了print函数，使这更容易和更有效(godbolt):
unsigned char a = -58;
fmt::print("{:b}", a);
免责声明:我是{fmt}和c++ 20 std::format的作者。
使用动态转换到std::bitset。没有临时变量，没有循环，没有函数，没有宏。
住在Coliru
#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;
}
打印:
a = 11000110
b = 11111000
c = 1111111011000101
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
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。
