Bagaimana cara mencetak (menggunakan cout) suatu angka dalam bentuk biner?

Saya mengikuti kursus perguruan tinggi tentang sistem operasi dan kami belajar bagaimana mengkonversi dari biner ke heksadesimal, desimal menjadi heksadesimal, dll. Dan hari ini kami baru belajar bagaimana angka yang ditandatangani / tidak ditandai disimpan dalam memori menggunakan komplemen dua (~ number +1

Kami memiliki beberapa latihan untuk dilakukan di atas kertas dan saya ingin dapat memverifikasi jawaban saya sebelum mengirimkan pekerjaan saya kepada guru. Saya menulis program C ++ untuk beberapa latihan pertama, tetapi sekarang saya buntu bagaimana saya bisa memverifikasi jawaban saya dengan masalah berikut:

char a, b;

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

b = a >> 3;

dan kita harus menunjukkan representasi biner dalam memori dari a, bdan c.

Saya sudah melakukannya di atas kertas dan memberi saya hasil berikut (semua representasi biner dalam memori angka setelah komplemen keduanya):

a = 00111010 (ini char, jadi 1 byte)

b = 00001000 (ini char, jadi 1 byte)

c = 11111110 11000101 (pendek, jadi 2 byte)

Apakah ada cara untuk memverifikasi jawaban saya? Apakah ada cara standar dalam C ++ untuk menunjukkan representasi biner dalam memori angka, atau apakah saya harus mengkodekan setiap langkah sendiri (menghitung komplemen dua dan kemudian dikonversi ke biner)? Saya tahu yang terakhir tidak akan lama, tetapi saya ingin tahu apakah ada cara standar untuk melakukannya.

Cara termudah mungkin adalah membuat nilai std::bitsetmewakili, lalu streaming itu ke 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';

Gunakan konversi on-the-fly ke std::bitset. Tidak ada variabel sementara, tidak ada loop, tidak ada fungsi, tidak ada makro.

Live On 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;
}

Cetakan:

a = 11000110
b = 11111000
c = 1111111011000101

Jika Anda ingin menampilkan representasi bit dari objek apa pun, bukan hanya bilangan bulat, ingat untuk menginterpretasikan ulang sebagai array char terlebih dahulu, kemudian Anda dapat mencetak konten array itu, sebagai hex, atau bahkan sebagai biner (via 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);
}

Perhatikan bahwa kebanyakan sistem umum adalah little-endian, sehingga output dari show_binrep(c)ini tidak dengan 1111111 011000101 Anda harapkan, karena itu bukan bagaimana itu disimpan dalam memori. Jika Anda mencari representasi nilai dalam biner, maka cout << bitset<16>(c)karya sederhana .

Apakah ada cara standar dalam C ++ untuk menunjukkan representasi biner dalam memori nomor [...]?

Tidak ada std::bin, sepertistd::hex ataustd::dec , tetapi tidak sulit untuk menghasilkan biner angka sendiri:

Anda menampilkan bit paling kiri dengan menutupi semua yang lain, menggeser ke kiri, dan mengulanginya untuk semua bit yang Anda miliki.

(Jumlah bit dalam suatu tipe adalah sizeof(T) * CHAR_BIT.)

Mirip dengan apa yang sudah diposting, hanya menggunakan bit-shift dan mask untuk mendapatkan bit; dapat digunakan untuk semua jenis, menjadi templat ( hanya tidak yakin apakah ada cara standar untuk mendapatkan jumlah bit dalam 1 byte, saya menggunakan 8 di sini ).

#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);
    }
}

Fungsi yang dapat digunakan kembali:

template<typename T>
static std::string toBinaryString(const T& x)
{
    std::stringstream ss;
    ss << std::bitset<sizeof(T) * 8>(x);
    return ss.str();
}

Pemakaian:

int main(){
  uint16_t x=8;
  std::cout << toBinaryString(x);
}

Ini bekerja dengan semua jenis bilangan bulat.

#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
}

Menggunakan versi C ++ lama, Anda dapat menggunakan potongan ini:

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

Menggunakan std :: bitset jawaban dan templat kenyamanan:

#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;
}

Menggunakannya seperti ini:

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: " <<  << " binary: " << BinaryForm{z} << std::endl;

Menghasilkan output:

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

Berikut adalah cara yang benar untuk mendapatkan representasi biner dari angka:

unsigned int i = *(unsigned int*) &x;

Apakah ini yang Anda cari?

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