如何将 64 位浮点数添加到特定索引处的 unsigned char 数组（C++）

Question

我需要将一个 64 位浮点数添加到特定索引处的unsigned char数组中（例如索引1到8 ）。

unsigned char数组示例：

unsigned char msg[10] = { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00};

例如，我想在索引1,2,3,4,5,6,7,8处的无符号字符数组中添加一个像0.084这样的浮点数，它在十六进制（小端）中表示为1B2FDD240681B53F并留下索引0和9不变。

因此，我希望无符号字符数组msg包含以下内容：

msg = {0x00, 0x1B, 0x2F, 0xDD, 0x24, 0x06, 0x81, 0xB5, 0x3F, 0x00}

到目前为止，我可以使用以下代码获得带有示例浮点值0.084的十六进制表示的std::string ，但我不确定如何将字符串值添加回 unsigned char 数组：

#include <iostream>
#include <sstream> 
#include <iomanip>

using namespace std;

int main()
{
    union udoub
    {
        double d;
        unsigned long long u;
    };

    double dVal = 0.084;
    udoub val;
    val.d = dVal;
    
    std::stringstream ss;
    ss << std::setw(16) << std::setfill('0') << std::hex << val.u << std::endl;
    std::string strValHexString = ss.str();
    
    cout<< strValHexString << std::endl;

    return 0;
}

输出： 3fb5810624dd2f1b

我试图使用std::copy在例如像下面的值从复制std::string到一个unsigned char ，但它似乎并没有做我想做的：

unsigned char ucTmp[2];
std::copy(strValHexString.substr(0,2).begin(), strValHexString.substr(0,2).end(), ucTmp);

寻找 C 或 C++ 解决方案。

Answer 1

将组件字节格式化为十六进制字符串，然后再次读取这些字节是对时间和精力的可怕浪费。 只需使用std::memcpy() （在 C++ 中）或memcpy （在 C 中）：

    std::memcpy(&msg[1], &dVal, sizeof(dVal));

这将处理任何所需的指针对齐问题。 但是，它不会根据您的字节顺序进行任何“解释” - 但这应该不是问题，除非您随后在不同平台之间传输该字节数组。

Answer 2

由于从联合的非活动成员读取，您的示例具有未定义的行为。 转换为整数的定义明确的方法：

auto uVal = std::bit_cast<std::uint64_t>(dVal);

现在您拥有整数形式的数据，您可以使用按位运算来提取特定位置的单个八位字节：

msg[1] = (uVal >> 0x0 ) & 0xff;
msg[2] = (uVal >> 0x8 ) & 0xff;
msg[3] = (uVal >> 0x10) & 0xff;
msg[4] = (uVal >> 0x18) & 0xff;
msg[5] = (uVal >> 0x20) & 0xff;
...

这可以压缩成一个循环。

请注意，无论 CPU 的字节序如何，这都以相同的方式工作。 与直接std::memcpy方法不同，数组中的结果顺序将始终是小端顺序，这会导致本机端顺序，这不一定是所有系统上的小端顺序。 但是，如果浮点数和整数使用不同的字节序，那么即使使用这种方法，顺序也不会相同。