32 位整数的二进制表示

Question

我是 c 编程的新手，我正在尝试更多地了解位，二进制 e.c.t

例如，我有三个 int 变量 m1 =255 或 11111111 二进制； m2 = 255 或 11111111 二进制，m3 = 255 或 11111111 二进制和 m4 = 0 或 00000000。我试图将所有主题放在单个 int 变量 temp 中。像这样的东西（11111111 11111111 11111111 00000000） 这是我拥有的一段代码：

int x1;  
unsigned char x2;  
unsigned char x3;
unsigned char x4;
int temp;
        x1 = x1|m1;
        printf("x1:%d\n", x1);
        x2 = x2|m2;
        printf("x2:%d\n", x2);
        temp = x1<<8;
        printf("temp:%d\n", temp);
        temp = temp|x2;
        printf("temp:%d\n", temp);
        x3 = x3|m3;
        printf("x3:%d\n", x3);
        temp = temp<<8;
        printf("temp:%d\n", temp);
        temp = temp|x3;
        printf("temp:%d\n", temp);
        x4 = x4|m4;
        printf("x4:%d\n", x4);
        temp = temp<<8;
        printf("temp:%d\n", x1);
        temp = temp|x4;
        printf("%d\n", temp);

我在这里使用左移和 OR 运算符。但是我得到了一些奇怪的输出。 （我打印了每一步以找出问题所在）。

我得到了下一个输出：

x1:255

x2:255

温度：65280

温度：65535

x3:255

温度：16776960

温度：16777215

x4:0

温度：-256

温度：-256

一切都很好，直到温度变为-256，我不知道为什么。 我很感激任何帮助！谢谢！

Answer 1

您在 C 语言中确实有几个选择。首先，您似乎正在尝试做以下事情。 （注意：您应该包含stdint.h 并使用uint32_t 保证宽度值而不是int）您的问题围绕通过OR'ing 未初始化的值 调用未定义的行为，并且未能正确转换 x1, ..., x4 的值。

要做你想做的事情，你可以：

#include <stdio.h>

int main (void) {

    unsigned int x1 = 0, x2 = 0, x3 = 0, x4 = 0;  
    unsigned char m1, m2, m3, m4 = 0;

    m1 = m2 = m3 = 255;

    x1 |= m1;
    x2 |= ((unsigned)m2 << 8);
    x3 |= ((unsigned)m3 << 16);
    x4 = ((x1 | x2 | x3) << 8) | (unsigned)m4;

    printf("x1: %u\n", x1);
    printf("x2: %u\n", x2);
    printf("x3: %u\n", x3);
    printf("x4: %u\n", x4);

    return 0;
}

使用/输出示例

$ ./bin/shiftx
x1: 255
x2: 65280
x3: 16711680
x4: 4294967040

您还可以通过简单地使用两个变量和值255 来简化逻辑。本质上，您将 temp 变量设置为 255 并左移 8、3 次。您的最终值是前 3 个临时值的 OR'ing，最后移位 8 以获得具有最低有效字节零的组合值，例如

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

int main (void) {

    uint32_t tmp = 0, val = 0;  
    uint8_t m = 255;

    val = m;
    printf ("tmp1 : %u\n", val);

    tmp = val << 8;
    printf ("tmp2 : %u\n", tmp);
    val |= tmp;

    tmp <<= 8;
    printf ("tmp3 : %u\n", tmp);
    val |= tmp;

    tmp <<= 8;
    printf ("tmp4 : %u\n", tmp);

    val <<= 8;
    printf ("val  : %u\n", val);

    return 0;
}

使用/输出示例

$ ./bin/shift1var
tmp1 : 255
tmp2 : 65280
tmp3 : 16711680
tmp4 : 4278190080
val  : 4294967040

改进的版本可以在bitfield struct 和uint32_t 值之间使用union，保证32-bit 的宽度与架构无关。例如，您可以：

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

typedef union {
    struct {
        uint32_t a : 8,
                 b : 8,
                 c : 8,
                 d : 8;
    } bits;
    uint32_t value;
} bitunion;

int main (void) {

    bitunion bu = { .bits = {.a = 0, .b = 255, .c = 255, .d = 255} };

    printf ("bu.bits.a: %u\n", bu.bits.a);
    printf ("bu.bits.b: %u\n", bu.bits.b << 8);
    printf ("bu.bits.c: %u\n", bu.bits.c << 16);
    printf ("bu.bits.d: %u\n", bu.bits.d << 24);
    printf ("value    : %u\n", bu.value);     

    return 0;
}

（注意：位域由d-c-b-a字节组成）

使用/输出示例

$ ./bin/shiftxstruct
bu.bits.a: 0
bu.bits.b: 65280
bu.bits.c: 16711680
bu.bits.d: 4278190080
value    : 4294967040

现在，不要认为这些是唯一的方法。只要您准确计算最终值中的字节数，就可以使用移位和 OR 的任意组合。如果您有其他问题，请查看并告诉我。

Answer 2

您正在使用 %d 格式并将变量视为有符号整数，您需要使用 %u 并将变量类型更改为无符号。

unsigned char x1;
unsigned int temp;