c++把浮点数转为二进制

### 将浮点数转换为二进制表示的方法 在 C++ 中，可以利用 `union` 或者位操作来实现将浮点数（如 `float` 和 `double` 类型）转换为其内部存储的二进制形式。以下是具体方法： #### 方法一：使用 Union 结构体 通过定义一个联合体结构 (`union`) 来共享内存空间，从而可以直接访问浮点数对应的整数值并将其解释为二进制。 ```cpp #include <iostream> #include <bitset> int main() { union FloatToBinary { float floatValue; unsigned int intValue; }; FloatToBinary f2b; f2b.floatValue = 3.14f; std::cout << "Float value: " << f2b.floatValue << "\n"; std::cout << "Binary representation: " << std::bitset<32>(f2b.intValue) << "\n"; return 0; } ``` 上述代码展示了如何创建一个联合体变量 `f2b` 并赋给它一个浮点值 `3.14f`。接着打印其二进制表示[^2]。 --- #### 方法二：使用指针重铸技术 另一种方式是借助类型强制转换（type casting），将浮点数地址重新解释为目标类型的指针。 ```cpp #include <iostream> #include <cstring> // For memcpy #include <bitset> void printBinaryRepresentation(float num) { uint32_t bits; std::memcpy(&bits, &num, sizeof(num)); // Copy the bytes from float to uint32_t std::cout << "Binary Representation: " << std::bitset<32>(bits) << '\n'; } int main() { float number = -123.456f; printBinaryRepresentation(number); return 0; } ``` 这里采用了标准库函数 `std::memcpy()` 安全地复制数据字节到目标类型中，避免未定义行为的发生。 --- #### 方法三：手动解析 IEEE 754 表示法 如果需要更深入理解或者自定义处理过程，则可以根据 IEEE 754 浮点数的标准分解成符号位、指数部分以及尾数部分来进行计算和显示。 ```cpp #include <cmath> #include <cstdint> #include <iomanip> #include <iostream> struct Ieee754SinglePrecision { bool sign : 1; // Sign bit (1-bit) uint8_t exponent : 8;// Exponent field (8-bits) uint16_t fraction : 23; // Fraction/Mantissa field (23-bits) void setFromFloat(float val) { const auto rawBits = *reinterpret_cast<const uint32_t*>(&val); sign = static_cast<bool>((rawBits >> 31) & 0x1); // Extract sign bit. exponent = static_cast<uint8_t>((rawBits >> 23) & 0xFF); // Extract exponent part. fraction = static_cast<uint16_t>(rawBits & ((1U << 23) - 1));// Mantissa. --exponent; // Adjust bias according to standard rules if necessary. } friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Ieee754SinglePrecision& obj){ os << "Sign Bit: " << obj.sign << ", " << "Exponent Field: " << static_cast<int>(obj.exponent) << ", " << "Fraction Part: "; for(int i=22;i>=0;--i){ os<<((obj.fraction>>i)&1u); } return os; } }; int main(){ float testVal=-9.87e-3F; Ieee754SinglePrecision ieeeObj; ieeeObj.setFromFloat(testVal); std::cout<<"For floating point "<<testVal<<"\nThe decomposed fields are:\n"<<ieeeObj<<"\n\n"; } ``` 此段程序演示了如何提取单精度浮点数各组成部分，并按照特定格式输出它们的内容。 --- ### 注意事项 当尝试比较两个指向类成员的数据成员时可能会遇到错误消息 `"invalid operands of types ‘float Point3d::*’ and ‘float Point3d::*’ to binary ‘operator<'"` 这是因为这些表达式实际上是指向该类实例字段而非实际数值本身因此无法直接应用关系运算符 [<^1>]。