２進数の記述 in C++ DouKaku?

　コンピューターの原理は2進数だというのに、多くのプログラミング言語で8進数や16進数しか記述できないのは少し変だとは思いませんか？
　そこで、ソース中に２進数を定数として書く方法、またはその代替手段を考えてください。

ある程度の評価基準を示します(できるところまでで構いません)。
・2進数の表示方法は0と1
・桁数は可変長
・コンパイル等の後に最適化等によって定数に変換されることが見込まれる

Cで関数として実装したものを示しておきます。

int bin(int b1, int b2, int b3, int b4, int b5, int b6, int b7, int b8){
    return b1<<7 | b2 <<6 | b3<<5 | b4<<4 | b5<<3 | b6<<2 | b7<<1 | b8;
}

int byte = bin(0, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 1);

コンパイル時の定数の畳み込みにこだわって、C++のtemplateを使ってみました。
2進数8桁までの対応です。

デフォルト引数の値を0にすると、引数省略したときに位が上がってしまうため、
2という定数を引数が省略されたマークとして使い、桁ずらしを行っています。

template <int a = 2, int b = 2, int c = 2, int d = 2, int e = 2, int f = 2, int g = 2, int h = 2>
struct Bin {
     enum {
        v = (h != 2) ? ((((((a * 2 + b) * 2 + c) * 2 + d) * 2 + e) * 2 + f) * 2 + g) * 2 + h
          : (g != 2) ?  (((((a * 2 + b) * 2 + c) * 2 + d) * 2 + e) * 2 + f) * 2 + g
          : (f != 2) ?   ((((a * 2 + b) * 2 + c) * 2 + d) * 2 + e) * 2 + f
          : (e != 2) ?    (((a * 2 + b) * 2 + c) * 2 + d) * 2 + e
          : (d != 2) ?     ((a * 2 + b) * 2 + c) * 2 + d
          : (c != 2) ?      (a * 2 + b) * 2 + c
          : (b != 2) ?       a * 2 + b
          : (a != 2) ?       a
          : 0
    }; 
};

void test()
{
    int n000 = Bin<                      >::v;
    int n001 = Bin<                     1>::v;
    int n002 = Bin<                  1, 0>::v;
    int n005 = Bin<               1, 0, 1>::v;
    int n010 = Bin<            1, 0, 1, 0>::v;
    int n021 = Bin<         1, 0, 1, 0, 1>::v;
    int n042 = Bin<      1, 0, 1, 0, 1, 0>::v;
    int n085 = Bin<   1, 0, 1, 0, 1, 0, 1>::v;
    int n170 = Bin<1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0>::v;
}

/*
   コンパイル結果の一部
  定数はコンパイル時に計算されてました。
*/

?test@@YAXXZ PROC NEAR                    ; test
; File c:\src\cons\dk98.cpp
; Line 17
    push    ebp
    mov    ebp, esp
    sub    esp, 36                    ; 00000024H
; Line 18
    mov    DWORD PTR _n000$[ebp], 0
; Line 19
    mov    DWORD PTR _n001$[ebp], 1
; Line 20
    mov    DWORD PTR _n002$[ebp], 2
; Line 21
    mov    DWORD PTR _n005$[ebp], 5
; Line 22
    mov    DWORD PTR _n010$[ebp], 10        ; 0000000aH
; Line 23
    mov    DWORD PTR _n021$[ebp], 21        ; 00000015H
; Line 24
    mov    DWORD PTR _n042$[ebp], 42        ; 0000002aH
; Line 25
    mov    DWORD PTR _n085$[ebp], 85        ; 00000055H
; Line 26
    mov    DWORD PTR _n170$[ebp], 170        ; 000000aaH
; Line 27
    mov    esp, ebp
    pop    ebp
    ret    0
?test@@YAXXZ ENDP                    ; test

C++ でやるのはちょっと前に話題になってましたね。でそれを参考にテンプレート特殊化とプリプロセッサマクロを使ったやつを。

8進数リテラルを使うので桁数に限界があります。unsigned long long が 64bits の環境で22桁ほど。

#include <iostream>

template<unsigned long long n, int base = 8>
struct binary {
    enum {
        value = (binary<n / base>::value << 1) + (n % base == 1 ? 1 : 0)
    };
};

template<>
struct binary<0> {
    enum {
        value = 0
    };
};

#define BIN(n) binary<0 ## n ## ul>::value

int main()
{
    std::cout << BIN(1101001) << std::endl; // => 105
    std::cout << BIN(1111111111111111111111) << std::endl; // => 4194303
    return 0;
}

DouKaku?

２進数の記述

Posted feedbacks - C++

Index

Feed

Other

Link

Pathtraq