使用 a<32> 将 bitset<a> 转换为有符号整数答案

【问题标题】：Convert bitset<a> to signed int, with a<32>使用 a<32> 将 bitset<a> 转换为有符号整数
【发布时间】：2015-02-07 07:10:39
【问题描述】：

我正在阅读问题convert bitset to int in c++ 并想，嘿，这行不通，我已经尝试过了。但后来我开始尝试，很快我发现：

#include <bitset>
#include <iostream>
int main()
{
   std::bitset<31> b31(-1);
   std::bitset<32> b32(-1);
   std::cout<<static_cast<int>(b31.to_ulong())<<std::endl;
   std::cout<<static_cast<int>(b32.to_ulong())<<std::endl;
   return 0;
}

给出输出

2147483647
-1

那么，如何将小于 32 的位集转换为有符号整数？

澄清：我想用构造保留的位集时使用的 10 基值转换回带符号的 int。 “将签名的整数存储在位集中”

我在win 7上用gcc 4.6.2、mingw32试过这个，用c-style cast(int)得到同样的结果

【问题讨论】：

Fwiw，这会在带有 clang 3.5 的 OSX x64 上生成 -1 -1
不错不错！我正要问我是否误解了to_ulong() 规范，或者它是否是特定于编译器的。如果读者愿意尝试，了解其他编译器如何处理这个问题会很有趣，例如 MSVC、intel ;)

标签： c++ std bitset std-bitset

【解决方案1】：

这样的事情怎么样：

#include <bitset>
#include <iostream>

template<std::size_t B>
long bitset_to_long(const std::bitset<B>& b) {
  struct {long x:B;} s;
  return s.x = b.to_ulong();
}

int main()
{
   std::bitset<31> b31(-1);
   std::bitset<32> b32(-1);
   std::cout << bitset_to_long(b31) << std::endl;
   std::cout << bitset_to_long(b32) << std::endl;
   return 0;
}

（灵感来自Sign extending from a constant bit-width。）

【讨论】：

【解决方案2】：

制作一个剩余高位为 1 的掩码，当位集中的最高有效位设置为 1 时，将其与强制转换中的无符号值进行或运算，如下所示：

const int sz = 15;
std::bitset<sz> b(-1);
int num = static_cast<int>(b.to_ulong());
if (b[sz-1]) {
    int mask = (1<<sz)-1;
    num |= ~mask;
}
std::cout << num << std::endl;

表达式(1<<sz) 生成一个仅设置了sz 位的数字。 (1<<sz)-1 制作一个掩码，最后一个 sz-1 位设置为 1s。 ~ 反转它，产生一个二进制补码到你的位集的值。

Demo.

【讨论】：

我认为关键是bitset的MSB应该被视为符号位。除非我看错了，否则你会把一切都变成负面的。
@hvd 我认为你是对的。不过，我希望 OP 提供更多示例。无论如何，现在已经解决了。
为问题添加了详细信息

【解决方案3】：

你需要sign extension

#define BITLEN 31
#define SHIFT_AMOUNT (sizeof(int)*CHAR_BIT - BITLEN)

std::bitset<BITLEN> b31(-1);
int v = (static_cast<int>(b31.to_ulong()) << SHIFT_AMOUNT) >> SHIFT_AMOUNT;
std::cout << v << std::endl;

从技术上讲，有符号类型的右移是实现定义的，但所有现代实现都会进行算术移位，因此这不是真正的问题。但是，如果您真的想避免这种行为，请使用著名的 bit twiddling hacks 中的便携式替代方法

template <typename T, unsigned B>
inline T signextend(const T x)
{
    struct {T x: B;} s;
    return s.x = x;
}

signextend<int, 31>(b31.to_ulong());

【讨论】：

负数右移具有实现定义的结果，因此这可能不适用于所有平台。