C++ 如何将 std::string 形式的大 integer 转换为字节/字符数组/向量

Question

我目前正在使用一个到目前为止看起来非常有用的BigInt 库。

但我想将计算结果存储到二进制文件中以备后用。

由于原因（二进制模式、文件大小等），仅存储字符串不是一种选择。

必须存储实际值以供以后读取。

我正在寻找的示例代码：

BigInt example = BigInt("4");  
std::vector<uint8_t> bytes = to_bytes(example);

想要的结果示例：

"4" ---> [0000 0100] //BigInt("4");
"255" --> [1111 1111] //BigInt("256");
"542" --> [0000 0010] [0001 1110] //...
"123456" --> [0000 0001] [1110 0010] [0100 0000]
“高得离谱的数字” --> [?] [?] [?] [?]... [n-bytes]

当然反过来：

std::vector<uint8_t> bytes = readbytes(file, n-bytes);//already have this  
BigInt result = from_bytes(bytes);

所以基本上，我需要to_bytes()和from_bytes()函数。

我正在使用 C++20。
价值观都是积极的，但两种解决方案都是受欢迎的。

Answer 1

最好找到一个内置此功能的大整数库。 这个库甚至没有 shift 运算符支持。 因此，您将不得不做一堆可能非常慢的事情（特别是考虑到该库对字符串进行大整数数学运算）并且比它给您一个体面的界面要慢得多。

要将这么大的 integer 转换为一系列字节，您必须单独重复提取每个字节的数据。 这里的“字节”是每 2 ⁸个数字。 如果没有位移运算符，它将涉及很多除法和模运算。

std::uint8_t extract_one_byte(BigInt &extract)
{
  auto intermediate = (extract % 256).to_int(); //Will always return a value on the range [0, 255]
  std::uint8_t the_byte = static_cast<std::uint8_t>(intermediate);
  extract /= 256;
  return the_byte;
}

std::vector<std::uint8_t> to_bytes(const BigInt &source)
{
  std::vector<std::uint8_t> ret;
  //ret.reserve(#); //pick a decent amount to reserve.
  BigInt curr = source;
  do
  {
    ret.push_back(extract_byte(curr));
  } while(curr != 0);

  return ret;
}

请注意，这会以 little-endian 顺序提取字节（最低有效优先）。 如果你需要大端，那么你必须在构造后std::reverse vector 。 向后构建向量涉及更多的数据复制。

回去基本上是做相反的事情（从小端）：

BigInt from_bytes(const std::vector<std::uint8_t> &le_bytes)
{
  BigInt ret = 0;
  for(auto curr_byte : le_bytes)
  {
    ret *= 256;
    ret += curr_byte;
  }

  return ret;
}