【Golang】二进制字符串转换为数字

?在本文中，我们将探讨如何使用 Go 语言将十六进制字符串转换为二进制字符串，将不定长整型补码字符串转换为数字，以及如何将 IEEE754 标准的单精度（32位）和双精度（64位）浮点数字符串转换为数字。最后，我们将讨论如何将布尔类型的二进制字符串转换为布尔值。

十六进制字符串转二进制字符串

package compute
import (
	"errors"
	"strconv"
	"strings"
)
// HexToBinary 将十六进制字符串转换为二进制字符串。
func HexToBinary(hex string) (string, error) {
	decimal, err := strconv.ParseInt(hex, 16, 64)
	if err != nil {
		return "", err
	}
	// 使用 strconv.FormatInt 把整数转换为二进制字符串。
	binaryStr := strconv.FormatInt(decimal, 2)
	// 计算需要补充的0的个数。
	diff := len(hex)*4 - len(binaryStr) 
	// 补全至正确的长度。
	return strings.Repeat("0", diff) + binaryStr, nil
}

这段代码首先定义了一个函数 HexToBinary，它接受一个十六进制字符串，并返回相应的二进制字符串。它使用 strconv.ParseInt 函数将十六进制字符串转换为整数，然后用 strconv.FormatInt 转换为二进制字符串。如果输入的字符串不能正确转换，函数将返回一个错误。<链接>

不定长整型补码字符串转数字

package compute
import (
	"errors"
	"math"
	"strconv"
)
// BinaryIntegerStringToInt 将不定长整型补码字符串转换为数字。
func BinaryIntegerStringToInt(binaryStr string) (num int64, err error) {
	// 解析二进制补码字符串为整数。
	num, err = strconv.ParseInt(binaryStr, 2, 64)
	if err != nil {
		return
	}
	// 如果最高位是1，则表示这是一个负数，需要进行补码转换。
	if binaryStr[:1] == "1" {
		num -= int64(math.Pow(2, float64(len(binaryStr))))
	}
	return
}

这个函数 BinaryIntegerStringToInt 用于将不定长的二进制补码字符串转换为整数。如果最高位是1，则表示这是一个负数，需要从结果中减去 2^len(binaryStr) 以得到实际的数值。<链接>

IEEE754 标准浮点数字符串转数字

单精度浮点数

package compute
import (
	"errors"
	"math"
	"strconv"
)
// BinaryFloatStringToFloat 将IEEE754标准单精度浮点数字符串转为数字。
func BinaryFloatStringToFloat(binaryStr string) (float64, error) {
	// 确保字符串长度为32位。
	n := 32 - len(binaryStr)
	if n >= 0 && n < 32 {
		binaryStr = strings.Repeat("0", n) + binaryStr
	} else {
		return 0, errors.New("unsupported binary length")
	}
	// 解析符号位。
	sign := 1.0
	if binaryStr[0] == '1' {
		sign = -1.0
	}
	// 解析指数位。
	exponent, _ := strconv.ParseInt(binaryStr[1:9], 2, 64)
	exponent -= 127
	// 解析尾数位。
	mantissa := float64(0)
	for i := 9; i < len(binaryStr); i++ {
		if binaryStr[i] == '1' {
			mantissa += 1 / (math.Pow(2, float64(i-8)))
		}
	}
	// 计算浮点数值。
	result := sign * (1 + mantissa) * (math.Pow(2, float64(exponent)))
	return result, nil
}

这段代码定义了一个函数 BinaryFloatStringToFloat，它将单精度浮点数的二进制字符串转换为 float64 类型的数字。它首先检查字符串的长度是否为32位，如果不是，则补足至32位。然后，它解析符号位、指数位和尾数位，并计算出最终的浮点数值。<链接>

双精度浮点数

package compute
import (
	"errors"
	"math"
	"strconv"
)
// BinaryDoubleStringToFloat 将IEEE754标准双精度浮点数字符串转为数字。
func BinaryDoubleStringToFloat(binaryStr string) (float64, error) {
	// 确保字符串长度为64位。
	n := 64 - len(binaryStr)
	if n >= 0 && n < 64 {
		binaryStr = strings.Repeat("0", n) + binaryStr
	} else {
		return 0, errors.New("unsupported binary length")
	}
	// 解析符号位。
	sign := 1.0
	if binaryStr[0] == '1' {
		sign = -1.0
	}
	// 解析指数位。
	exponent, _ := strconv.ParseInt(binaryStr[1:12], 2, 64)
	exponent -= 1023
	// 解析尾数位。
	mantissa := float64(0)
	for i := 12; i < len(binaryStr); i++ {
		if binaryStr[i] == '1' {
			mantissa += 1 / float64(math.Pow(2, float64(i-11)))
		}
	}
	// 计算浮点数值。
	result := sign * (1 + mantissa) * math.Pow(2, float64(exponent))
	return result, nil
}

这段代码定义了一个函数 BinaryDoubleStringToFloat，它将双精度浮点数的二进制字符串转换为 float64 类型的数字。它的处理过程与单精度浮点数的转换类似，只是字符串的长度要求是64位，并且指数位的偏移量不同。<链接>

布尔类型字符串转布尔类型

package compute
import "strings"
// BinaryBooleanStringToBoolean 将布尔类型的二进制字符串转换为布尔值。
func BinaryBooleanStringToBoolean(binaryStr string) bool {
	return binaryStr == "1"
}

这个函数 BinaryBooleanStringToBoolean 接受一个二进制字符串，并返回对应的布尔值。如果字符串为 “1”，则返回 true；如果为其他任何字符，则返回 false。

测试

func main() {
	hexString := "0f6561f02f1505"
	binaryString, _ := HexToBinary(hexString)
	fmt.Printf("十六进制字符串：%s\n二进制字符串：%s\n\n", hexString, binaryString)

	binaryString = "10110100101"
	resultInt, _ := BinaryIntegerStringToInt(binaryString)
	fmt.Printf("二进制字符串：%s\n转换结果：%d\n\n", binaryString, resultInt)

	binaryString = "11000001010010000000000000000000"
	result, _ := BinaryFloatStringToFloat(binaryString)
	fmt.Printf("二进制字符串：%s\n转换结果：%.2f\n\n", binaryString, result)

	binaryString = "0100000000101001100100011010000000000000000000000000000000000000"
	result, _ = BinaryDoubleStringToFloat(binaryString)
	fmt.Printf("二进制字符串：%s\n转换结果：%.5f\n\n", binaryString, result)

	fmt.Printf("二进制字符串：%s\n转换结果：%t\n\n", "0", BinaryBooleanStringToBoolean("0"))
}

测试结果

?以上函数展示了如何使用 Go 语言进行不同类型数字和布尔值的转换。在实际应用中，这些函数可以作为处理二进制数据的工具，例如在解析网络数据包、处理计算机架构相关的数据或者在算法中需要进行数值计算时。确保在实际使用这些函数时，输入参数符合预期，以避免可能的运行时错误。