我想将仅包含整数的字符串转换为字节数组，但要有效存储（因此，没有“ digits [digitIndex] = string [digitIndex-'0”;”）。我希望将它们像存储任何类型一样进行存储：每个字节具有256种不同的可能性，而不仅仅是上一个错误示例中的10种。它还需要保留很多数字（我使用8位参数作为大小，所以我相信至少100位数字）。编辑：出于个人原因，我也不想使用任何库。
下面是一个函数示例：
int8_t *stringToBigInt(char *input) {
uint8_t digitsBase10 = strlen(input);
uint8_t bytes = ???; //However many bytes to store the result (max 255 bytes in this case)
int8_t *result = malloc(sizeof(void *) + bytes);
... //Code for setting result to input
return result;
}
这是一个可能的输入和输出的示例：
编辑：这是一个简短的示例，仅出于简单起见就适合32位。输入可能远远超过32位（甚至可能是64位）整数
输入：“ 1234567890”
输出：{01001001，10010110，00000010，11010010}
答案 0 :(得分：3)
这是从10到256的基本转换，因此就算法而言，这就是您应该寻找的内容。对于简单的实现，首先对字符串进行2的幂除以长除法。然后将每个余数转换为一个字节：这些字节构成您的输出。您将需要重复分割输入，每个8位余数的字符串构成一个以256为基数的字节，从最低有效位开始（一个字节为一个以256为基数的字节）。重复除法意味着您将前一个除法的商作为下一个除法。
有一些很酷的算法可以将10进制数除以2的幂，比通用的长除法运算更快，更简单。作为提示，让我们举一个例子：510。我们将每个数字除以2，然后将余数* 5馈送到下一个数字。让我们丢弃小于0.5的小数部分：510变成2 * 100 + 5 * 10 +5。然后1 * 100 + 2 * 10 + 2点5。然后6 * 10 +1。然后3 * 10点5、2 * 10 + 5，然后1 * 10 + 2点5，然后6，然后3，然后2点5，然后1，然后0点5。
对于255，我们将获得127.5、63.5、15.5、7.5、3.5、1.5、0.5。
除以2的高倍数是可能的，但需要反复长加法。例如。 33 div 4 = 0 * 10 + 7rem1 + 0 rem 0.75（公顷！）因为我们使用10 = 2 * 5的事实，并且以n为基数的符号可以很容易地除以基数的因数，而无需执行长加法，所以以2的除法效果更好：所有运算都限于两个相邻的数字，因此它是线性的成本为N的时间过程。但是对于将基数转换为256的过程，您需要进行重复除法，因此成本约为0.5N ^ 2。易于实现，但计算成本高。
当然有比这更好的算法。但是以上内容可以简洁地实现-甚至以质量相当好的库函数的形式实现：
首先，让我们定义一个字节数组类型，以及一种将其转储到人类可读的十六进制输出中的方法。为了方便起见，通过指向其数据的指针来引用该对象，并且实现细节在界面的任何地方都没有显示。构造函数new_Bytes对数组进行零初始化。还有一种方法可将数组视为位数组，并按顺序排列，以最小尾序（LSB在前），然后设置（打开）给定位。
// https://github.com/KubaO/stackoverflown/tree/master/questions/decimal-to-binary-54422895
#include <assert.h>
#include <inttypes.h>
#include <stdbool.h>
#include <stddef.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
// Bytes Class Interface
typedef uint8_t *Bytes;
typedef const uint8_t *cBytes;
Bytes new_Bytes(size_t size);
size_t Bytes_size(cBytes bytes);
void Bytes_truncate(Bytes bytes, size_t new_size);
void free_Bytes(cBytes bytes);
char *Bytes_to_hex(cBytes bytes);
static inline void Bytes_set_bit(Bytes const bytes, size_t const bit_num) {
bytes[bit_num / 8] |= 1 << (bit_num % 8);
}
然后，被原位除以2，并且标志提供基本转换所需的其他信息，尤其是其余部分。从基数10到基数256的转换使用除法并返回一个新的Bytes数组。
// Division and Base Conversion Interface
typedef enum {
REMAINDER = 1, /* there is a non-zero remainder */
ZERO = 2, /* the quotient is zero or null */
NULL_DECIMAL = 4, /* the dividend is null or empty */
NON_DECIMALS = 8, /* division was terminated on non-decimal characters */
LEADING_ZERO_COUNT = 16, /* count of leading zeroes in the quotient */
LEADING_ZERO_COUNT_MASK = ~(LEADING_ZERO_COUNT - 1),
CLR_CARRY_MASK = ~REMAINDER,
CLR_ZERO_MASK = ~ZERO,
} DivFlags;
DivFlags divide_by_2(char *decimal);
Bytes base_10_to_256(const char *decimal);
除法以十进制表示形式操作，从最高有效位到最低有效位。每个数字与前一个数字除法的其余部分合并，然后除以2。其余数字在数字除法之间携带。将最低有效位相除后，其余部分将在标志中输出。
这些标志大多是不言自明的，但是LEADING_ZERO_COUNT并不完全-因此，可以通过访问器函数来实现对其的访问。 LEADING_ZERO_COUNT是前导零的计数单位。当除法运算通过小数表示时，它将计算前导零，将它们乘以该单位，然后将其与标志合并。要提取计数，将标志除以单位。
// Division and Base Conversion Implementation
static inline int leading_zero_count(DivFlags const flags) {
return (flags & LEADING_ZERO_COUNT_MASK) / LEADING_ZERO_COUNT;
}
static inline void saturated_inc_leading_zero_count(DivFlags *flags) {
if ((*flags & LEADING_ZERO_COUNT_MASK) != LEADING_ZERO_COUNT_MASK)
*flags += LEADING_ZERO_COUNT;
}
DivFlags divide_by_2(char *decimal) {
DivFlags flags = ZERO;
if (!decimal) return flags | NULL_DECIMAL;
char c;
while ((c = *decimal)) {
if (c < '0' || c > '9') return flags | NON_DECIMALS;
c = c - '0' + ((flags & REMAINDER) ? 10 : 0);
if (c & 1)
flags |= REMAINDER;
else
flags &= CLR_CARRY_MASK;
c >>= 1;
assert(c >= 0 && c <= 9);
if (c)
flags &= CLR_ZERO_MASK;
else if (flags & ZERO)
saturated_inc_leading_zero_count(&flags);
*decimal++ = c + '0';
}
return flags;
}
然后，基本转换执行重复的2分频运算，并将余下的位移入字节数组，如下所示：
首先，基本转换将获取十进制表示形式的副本，并分配适当大小的输出字节数组。
static void base_10_to_256_impl(Bytes const bytes, char *decimal);
Bytes base_10_to_256(const char *const decimal) {
assert(decimal);
size_t const dec_len = strlen(decimal);
char *const dec_buf = malloc(dec_len + 1);
if (!dec_buf) return NULL;
memcpy(dec_buf, decimal, dec_len + 1);
size_t const BASE_RATIO_NUM = 416, /* ceil(log(10)/log(256)*1000) */
BASE_RATIO_DENOM = 1000;
assert(dec_len <= (SIZE_MAX / BASE_RATIO_NUM));
size_t const len = (size_t)(dec_len * BASE_RATIO_NUM / BASE_RATIO_DENOM) + 1;
Bytes const bytes = new_Bytes(len); // little-endian
if (bytes) base_10_to_256_impl(bytes, dec_buf);
free(dec_buf);
return bytes;
}
然后，在实现的“肉”中，该函数迭代输出位，将十进制表示形式重复除以2，并用剩余位的值设置每个位。
static void base_10_to_256_impl(Bytes const bytes, char *decimal) {
size_t const len = Bytes_size(bytes);
for (size_t bit_num = 0;; bit_num++) {
DivFlags const flags = divide_by_2(decimal);
assert(!(flags & NULL_DECIMAL));
decimal += leading_zero_count(flags);
if (flags & ZERO && !(flags & REMAINDER)) {
size_t const new_len = ((bit_num + 7) / 8);
Bytes_truncate(bytes, new_len);
break;
}
// here, there are still non-zero bits - in the dec[imal] and/or in the carry
assert((bit_num / 8) < len);
if (flags & REMAINDER) Bytes_set_bit(bytes, bit_num);
}
}
我们现在可以添加一些测试：
// Tests
void check_bytes(const char *const decimal, const char *const bytes_expected,
size_t const bytes_len, const char *const hex_expected) {
cBytes const bytes = base_10_to_256(decimal);
assert(bytes && Bytes_size(bytes) == bytes_len);
assert(memcmp(bytes, bytes_expected, bytes_len) == 0);
char *const hex = Bytes_to_hex(bytes);
assert(hex && strcmp(hex, hex_expected) == 0);
printf("%s\n", hex);
free(hex);
free_Bytes(bytes);
}
int main() {
check_bytes("4294967297" /* 2^32+1 */, "\1\0\0\0\1", 5, "01 00000001");
check_bytes("4294967296" /* 2^32 */, "\0\0\0\0\1", 5, "01 00000000");
check_bytes("4294967295" /* 2^32-1 */, "\xFF\xFF\xFF\xFF", 4, "FFFFFFFF");
check_bytes("16777217" /* 2^24+1 */, "\1\0\0\1", 4, "01000001");
check_bytes("16777216" /* 2^24 */, "\0\0\0\1", 4, "01000000");
check_bytes("16777215" /* 2^24-1 */, "\xFF\xFF\xFF", 3, "FFFFFF");
check_bytes("256", "\0\1", 2, "0100");
check_bytes("255", "\xFF", 1, "FF");
check_bytes("254", "\xFE", 1, "FE");
check_bytes("253", "\xFD", 1, "FD");
check_bytes("3", "\3", 1, "03");
check_bytes("2", "\2", 1, "02");
check_bytes("1", "\1", 1, "01");
check_bytes("0", "\0", 1, "00");
}
Bytes类的实现总结了该示例：
// Bytes Implementation
struct BytesImpl {
size_t size;
uint8_t data[1];
};
static const size_t Bytes_header_size = offsetof(struct BytesImpl, data);
_Static_assert(offsetof(struct BytesImpl, data) == sizeof(size_t),
"unexpected layout of struct BytesImpl");
Bytes new_Bytes(size_t size) {
assert(size <= SIZE_MAX - Bytes_header_size);
if (!size) size++;
struct BytesImpl *const impl = calloc(Bytes_header_size + size, 1);
if (!impl) return NULL;
impl->size = size;
return &impl->data[0];
}
static const struct BytesImpl *Bytes_get_const_impl_(cBytes const bytes) {
return (const struct BytesImpl *)(const void *)((const char *)bytes -
Bytes_header_size);
}
static struct BytesImpl *Bytes_get_impl_(Bytes const bytes) {
return (struct BytesImpl *)(void *)((char *)bytes - Bytes_header_size);
}
size_t Bytes_size(cBytes const bytes) { return Bytes_get_const_impl_(bytes)->size; }
void Bytes_truncate(Bytes const bytes, size_t new_size) {
size_t *const size = &Bytes_get_impl_(bytes)->size;
if (!new_size) {
new_size++; // we always leave one byte in the array
bytes[0] = 0;
}
assert(*size);
if (*size <= new_size) return;
*size = new_size;
}
void free_Bytes(cBytes const bytes) {
if (bytes) free((void *)(intptr_t)(const void *)Bytes_get_const_impl_(bytes));
}
char *Bytes_to_hex(cBytes const bytes) {
size_t n = Bytes_size(bytes);
size_t spaces = (n - 1) / 4;
char *const out = malloc(n * 2 + spaces + 1);
if (out)
for (char *o = out; n;) {
uint8_t const c = bytes[n - 1];
snprintf(o, 3, "%02" PRIX8, c);
o += 2;
n--;
if (n && n % 4 == 0) {
assert(spaces);
*o++ = ' ';
spaces--;
}
}
return out;
}