使用 std::bitset 进行双重表示答案

【问题标题】：Using std::bitset for double representation使用 std::bitset 进行双重表示
【发布时间】：2016-11-22 08:36:07
【问题描述】：

在我的应用程序中，我试图显示双变量的位表示。它适用于较小的双变量。不适用于 10^30 级别。

代码：

#include <iostream>
#include <bitset>
#include <limits>
#include <string.h>

using namespace std;

void Display(double doubleValue)
{
    bitset<sizeof(double) * 8> b(doubleValue);
    cout << "Value  : " << doubleValue << endl;
    cout << "BitSet : " << b.to_string() << endl;
}

int main()
{
    Display(1000000000.0);
    Display(2000000000.0);
    Display(3000000000.0);

    Display(1000000000000000000000000000000.0);
    Display(2000000000000000000000000000000.0);
    Display(3000000000000000000000000000000.0);

    return 0;   
}

输出：

/home/sujith% ./a.out
Value  : 1e+09
BitSet : 0000000000000000000000000000000000111011100110101100101000000000
Value  : 2e+09
BitSet : 0000000000000000000000000000000001110111001101011001010000000000
Value  : 3e+09
BitSet : 0000000000000000000000000000000010110010110100000101111000000000
Value  : 1e+30
BitSet : 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
Value  : 2e+30
BitSet : 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
Value  : 3e+30
BitSet : 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

我担心为什么 bitset 总是给出 64，后面的 3 为零。有趣的是，实际值的“cout”按预期工作。

【问题讨论】：

标签： c++ double bitset

【解决方案1】：

如果您查看the std::bitset constructor，您会发现它要么接受字符串作为参数，要么接受整数。

这意味着您的double 值将被转换为整数，并且没有标准的整数类型可以容纳如此大的值，这会导致未定义的行为。

如果你想得到double 的实际位，你需要做一些转换技巧来使它工作：

unsigned long long bits = *reinterpret_cast<unsigned long long*>(&doubleValue);

注意像这样的type-punning在C++规范中没有定义，但是只要sizeof(double) == sizeof(unsigned long long)就可以了。如果您希望行为得到明确定义，则必须遍历 char 和 char* 的数组。

【讨论】：

在这种情况下，类型双关的替代方法可能是旧的std::memcpy。
您需要使用 C++14 为 std::bitset 获取 unsigned long long 构造函数。

【解决方案2】：

使用 C++14，std::bitset 现在采用 unsigned long long 构造函数，所以这可能会起作用：

union udouble {
  double d;
  unsigned long long u;
};

void Display(double doubleValue)
{
    udouble ud;
    ud.d = doubleValue;
    bitset<sizeof(double) * 8> b(ud.u);
    cout << "Value  : " << doubleValue << endl;
    cout << "BitSet : " << b.to_string() << endl;
}

这应该为您提供双精度的内部表示。请参阅IdeOne 上的工作示例代码。

【讨论】：

不幸的是，使用联合的类型双关语在 C++ 中未定义。它应该可以工作。