c++ - 将字节转换为 char 数组 - 然后再转换回来

Question

我正在创建一个程序，用于提取 double 的二进制/字节数据并将其转换为十六进制。然后需要应用反向操作:将十六进制转换回字节，以便它可以再次用作 double 。

这是我正在为一个项目调查的东西。其背后的想法是“以 ASCII 形式保存 double 值可能会丢失一些准确性，而不是保存其字节值”——据我的主管说。这些值将被保存和读取数千次，因此原始 double 值的准确性很重要。

就我个人而言，我看不出问题所在。例如，我有以下代码从内存中提取 double 的字节，并将其转换为十六进制。

string double_to_hex_string(double d)
{
    unsigned char *buffer = (unsigned char*)&d;

    int bufferSize = sizeof(double);

    char converted[bufferSize *2];

    int j = 0;
    for(int i = bufferSize - 1; i >= 0 ; --i)
    {
        sprintf(&converted[j*2], "%02X", buffer[i]);
        ++j;
    }

    string hex_string(converted);
    return hex_string;
}

double 值 0.61 在内存中表示为 0.60999(重复出现)。然而，这两个值产生相同的十六进制值——因为这些数字是相同的并且只能以一种方式表示。这是我的想法，但无论如何我都被告知要进行调查。

我的主要问题是关于类型之间的转换——尤其是从字符串十六进制返回到 double 值。我在不了解字节是如何表示的情况下使用了 Internet 上的大量代码。我目前的理解是:

• double 类型(或任何其他类型)的数字存储在内存中的值范围为 0 - 255。因此，无符号字符是保存这些字节值(一个字节)的明智方式。

• 这些 char 值只是 8 位整数。并且可以很容易地转换成十六进制。

为了转换回来，我猜的步骤是(正好相反):

• 将字符串中的每对十六进制值转换为无符号字符。

• 将这些字符收集到一个数组中。

• 将字符数组转换回 double (以某种方式)。

我将不胜感激任何有关这方面的指导 - 特别是我在转换过程中可能忽略的任何内容，以及对我在上述文本中所做陈述的任何更正。

Answer 1

好的，一些答案。为了便于讨论，我们假设这是关于 double 的最常见定义，即 64 位 IEE 754 标准。

由于这些东西的工作方式，可以精确地用十进制表示 double 变量的值。例如，您可以将 2^200 存储在一个中，并且您可以将其准确地写为 61 位的十进制数。从来没有人这样做过，但请相信我，这是可能的。

当您尝试将无法以其格式准确表达的 double 值(例如 1/7)存储时，就会出现恶化。最接近的近似值是以小数点后 16 位正确数字开头的数字，但如果您认为其余数字无关紧要，那您就错了。仅将这 16 位数字(即数字 .1428571428571428)写入文件，然后将其读回，会导致与之前的数字略有不同，与 1/7 的差异更大。

所以是的，如果您必须将数字写入文件并读回，请不要那样做。当您不能简单地将“ native ”字节内容写入二进制文件时，使用 16 位十六进制数字是一种有效的替代方法。
干得好。如果我们再次假设 double 是 8 个字节，则您将不需要可变长度缓冲区，也不需要循环。

string double_to_hex_string(double d)
{
    char converted[17];
    sprintf(converted, "%016llX", *((uint64_t*)&d));
    return std::string(converted);
}

顺便说一下，

The double value 0.61 is represented in memory as 0.60999(re-occurring).

不完全正确，这只是 14 个九的重复。 (在那之后，还有其他数字。)如果有无限多个 9，那将是 0.61 的精确表示!
您的其余假设都没有问题。