C++の応用 - 進数の変換

概要

C++において、進数の変換を行う手順を記載する。

16進数から2進数への変換

 std::string HexToBin(const std::string &hex)
 {
    std::string bin;
    for(int i = 0; i < hex.length(); i++)
    {
       if (hex[i] == '0') bin += "0000";
       else if(hex[i] == '1') bin += "0001";
       else if(hex[i] == '2') bin += "0010";
       else if(hex[i] == '3') bin += "0011";
       else if(hex[i] == '4') bin += "0100";
       else if(hex[i] == '5') bin += "0101";
       else if(hex[i] == '6') bin += "0110";
       else if(hex[i] == '7') bin += "0111";
       else if(hex[i] == '8') bin += "1000";
       else if(hex[i] == '9') bin += "1001";
       else if(hex[i] == 'A' || hex[i] == 'a') bin += "1010";
       else if(hex[i] == 'B' || hex[i] == 'b') bin += "1011";
       else if(hex[i] == 'C' || hex[i] == 'c') bin += "1100";
       else if(hex[i] == 'D' || hex[i] == 'd') bin += "1101";
       else if(hex[i] == 'E' || hex[i] == 'e') bin += "1110";
       else if(hex[i] == 'F' || hex[i] == 'f') bin += "1111";
    }
 
    return bin;
 }

2進数から16進数への変換

 std::string BinToHex(const std::string &bin)
 {
    std::string hex;
    std::string bin4;
    int len = bin.length();
 
    // 2進数の文字数が4で割り切れるように先頭に0を足す
    std::string tmp;
    if(len % 4 != 0)
    {
       for (int i = 0; i < 4 - (len % 4); i++)
       {
          tmp += "0";
       }
    }
 
    std::string bin_tmp = tmp + bin;
    for(int i = 0; i < bin_tmp.length(); i += 4)
    {
       bin4 = bin_tmp.substr(i, 4);
 
       if (bin4 == "0000") hex += "0";
       else if(bin4 == "0001") hex += "1";
       else if(bin4 == "0010") hex += "2";
       else if(bin4 == "0011") hex += "3";
       else if(bin4 == "0100") hex += "4";
       else if(bin4 == "0101") hex += "5";
       else if(bin4 == "0110") hex += "6";
       else if(bin4 == "0111") hex += "7";
       else if(bin4 == "1000") hex += "8";
       else if(bin4 == "1001") hex += "9";
       else if(bin4 == "1010") hex += "A";
       else if(bin4 == "1011") hex += "B";
       else if(bin4 == "1100") hex += "C";
       else if(bin4 == "1101") hex += "D";
       else if(bin4 == "1110") hex += "E";
       else if(bin4 == "1111") hex += "F";
    }
 
    return hex;
 }

10進数から16進数への変換

文字の長さを揃えて、sprintf関数を使用して変換する。
サイズを指定しない場合、そのままの長さで返す。

 std::string IntToHex(int x, int size = 0)
 {
    char hex_buf[16] = {};
    std::sprintf(hex_buf, "%X", x);
    std::string hex_str = hex_buf;
 
    if(size == 0)
    {
       return hex_str;
    }
 
    std::string front;
    if(x >= 0)
    {
       front = "0";
    }
    else
    {
       front = "F";
    }
 
    // 指定のサイズになるまで文字を増やす
    int diff = size - hex_str.length();
    for(int i = 0; i < diff; i++)
    {
       hex_str = front + hex_str;
    }
 
    // 指定のサイズになるまで文字を減らす
    if(diff < 0)
    {
       hex_str.erase(0, -diff);
    }
 
    return hex_str;
 }

16進数から符号なし10進数への変換

標準のstrtoul関数を使用する。

 unsigned int HexToUInt(const std::string &hex)
 {
    return std::strtoul(hex.c_str(), NULL, 16);
 }

16進数から符号あり10進数への変換

 int HexToInt(const std::string &hex)
 {
    int result;
    if(std::strtoul(hex.substr(0,1).c_str(), NULL, 16) > 7)
    {
       result = std::strtoul(hex.c_str(), NULL, 16) - 2 * std::pow(2.0, (int)(hex.size() - 1));
    }
    else
    {
       result = std::strtoul(hex.c_str(), NULL, 16);
    }
 
    return result;
 }

10進数から2進数への変換

16進数に変換した後、2進数へ変換する。

 std::string IntToBin(int x, int size = 0)
 {
    std::string bin_str;
    bin_str = HexToBin(itoh(x, ceil(size / 4.0)));
 
    if(size == 0)
    {
       return bin_str;
    }
 
    // サイズ調整
    int diff = size - bin_str.length();
    if(diff < 0)
    {
       bin_str.erase(0, -diff);
    }
 
    return bin_str;
 }

2進数から符号なし10進数への変換

 unsigned int BinToUInt(const std::string& bin)
 {
    return std::strtoul(bin.c_str(), NULL, 2);
 }

2進数から符号あり10進数への変換

 int BinToInt(const std::string &bin)
 {
    int result = 0;
 
    if(bin[0] == '1')
    {
       result = std::strtoul(bin.c_str(), NULL, 2) - 2 * std::pow(2.0, (int)(bin.size() - 1));
    }
    else
    {
       result = std::strtoul(bin.c_str(), NULL, 2);
    }
 
    return result;
 }

float型と16進数の変換

はじめに

float型と16進数の変換では、以下に示すint型とfloat型の共用体を定義する。

 union intfloat
 {
    int   ival;
    float fval;
 };

float型から16進数への変換

まず、上記の共用体にfloat型の値を代入して、int型で取り出す。
次に、int型の10進数から16進数に変換する。

 std::string ftoh(float finput)
 {
    IntFloat value = {};
    value.fval = finput;
    std::string result = IntToHex(value.ival, 8);
 
    return result;
 }

16進数からfloat型への変換

まず、16進数から10進数に変換する。
次に、上記の共用体にint型の値を代入して、float型で取り出す。

 float htof(const std::string &hex)
 {
    IntFloat value;
    value.ival = HexToInt(hex);
 
    return value.fval;
 }