在C中将负十进制转换为二进制答案

【问题标题】：Converting a negative decimal into binary in C在C中将负十进制转换为二进制
【发布时间】：2019-04-26 00:51:45
【问题描述】：

我目前正在开发一个程序，该程序（除其他外）必须将十进制数转换为二进制、八进制和十六进制。这已经适用于此代码：

    int e = 0;
    }
        while(i != 0){
            str[e] = (i%b) + '0';
            i = i / b;
            if(str[e] > '9'){
                str[e] = str[e] + 7;
            }
            e++;

    }
    if(vorzeichen == -1){
        str[e] = '1';
        e++;
    }
    if(b == 16){
        str[e] = 'x';
        str[e+1] = '0';
    }
    else if(b == 8){
        str[e] = '0';
    }
}

b 是基数（二进制为 2，八进制为 8，六进制为 16），i 是我要转换的数字。这给出了一串字符，然后我将其反转以获得正确的数字。现在，如果我用负数尝试这个，它不仅会给出包含 0 和 1 的字符串，还会给出 /，即 ASCII 表上的 '0' -1。对于八进制和十进制，它还会给出 ASCII 表中“/”下方的字符。我尝试了不同的可能解决方案，但似乎都没有给出预期的结果。我在互联网上看到的是我必须使用 2s Complement 我一直在尝试使用它。它似乎对我不起作用。

【问题讨论】：

snprintf(str, size_of_str, "%o", integer_value)?将 "%o" 替换为 "%x" 以表示十六进制。对于二进制，我建议使用移位和 AND 等按位运算。
我不能使用库函数
那我建议你花点时间learn how to debug your code。
在这种情况下，我建议先在 paper 上编写算法，然后看看它在不同输入下的表现如何。一旦你有了可靠的东西，就很容易用代码编写它。花点时间学习。

标签： c binary decimal

【解决方案1】：

如果您想显示负小数，您只需将您的 int 转换为 unsigned int，如下所示：

unsigned int value = (unsigned int)i;

现在您只需在程序中使用value 而不是i 就可以了。这是一个很好的解释：Converting negative decimal to binary

【讨论】：

【解决方案2】：

在不同基数/基数之间转换时，始终使用无符号整数类型。

假设您有想要转换的long num。使用unsigned long u。要以二进制补码格式表示负值，您可以使用

if (num < 0)
    u = 1 + (~(unsigned long)(-num));
else
    u = num;

甚至更短，

unsigned long  u = (num < 0) ? 1 + (~(unsigned long)(-num)) : num;

这适用于所有架构（num == LONG_MIN 除外，在这种情况下，上述情况在技术上是未定义的行为），即使是那些内部不使用补码的架构，因为我们基本上将 num 的绝对值。如果num 最初是负数，我们就对无符号值进行二进制补码。

在评论中，chux 提出了一种不依赖 UB 的替代形式 num == LONG_MIN（除非 LONG_MAX == ULONG_MAX，这将是非常奇怪的事情）：

unsigned long  u = (num < 0) ? 1 + (~((unsigned long)(-1 - num) + 1)) : num;

这可能看起来“丑陋”，但一个理智的 C 编译器应该能够完全优化其中任何一个，而不是在具有二进制补码整数的体系结构上。 chux 的版本通过从-1 中减去负数num 来避免未定义的行为，从而将-1 映射到0、-2 到1 等等，确保所有负值都可以表示为非负@ 987654337@。然后将该值转换为unsigned long。这会增加 1，以说明较早的 -1。此过程产生num 的正确否定。

也就是说，要获得long的绝对值，可以使用

unsigned long  abs_long(const long  num)
{
    return (num < 0) ? (unsigned long)(-1 - num) + 1u : (unsigned long)num;
}

【讨论】：

不依赖内部补码的好方法。 Corner oops：“它是带有 2 的补码 i == INT_MIN 和 -num 的 UB。
@chux：我确定您的意思是LONG_MIN，因为我使用的是long，而不是int。我不确定是否值得在这里避免未定义的行为，也不确定如何在没有更大整数类型的情况下做到这一点。有什么建议吗？
是LONG_MIN 的意思，而不是INT_MIN。为了避免更大的类型，1 + (~((unsigned long)(-1 - num) + 1));（正确，但丑陋）或其他代码。
@chux：C 标准中有什么规定LONG_MIN+LONG_MAX 不能小于-1 或大于0？如果不是，LONG_MIN 并不是唯一需要特别注意的情况。
是的，“LONG_MIN+LONG_MAX 不能小于 -1 或大于 0”是 C11 §6.2.6.2 的结果 2. 在迂腐的注释中，LONG_MAX == ULONG_MAX 是可能的但没有几十年来遇到这样的机器。 IMO，OP 的目标缺乏高度便携性解决方案的明确性 - 但可以拥有足够好的解决方案。

【解决方案3】：

% 是余数函数，而不是 mod。

使用b==2，i%b 返回 [-1, 0, 1]。这不是str[e] = (i%b) + '0'; 所需的功能请参阅... difference between “mod” and “remainder”

这就是'/' 的原因，并且“也给出了'/'下面的字符”。

从“右”开始构建字符串

使用 2 的补码 int，一个简单的方法是转换为 unsigned 并避免来自 % 的否定结果。由于代码使用% 来提取最低有效数字，因此从右到左遍历缓冲区。

#include <limits.h>

...
unsigned u = i;

// make a temporary buffer large enough for any string output in binary
//           v------v Size of `u` in "bytes"
//           |      |   v------v Size of a "byte" - commonly 8
char my_buff[sizeof u & CHAR_BIT + 1];
int e = 0;

// Form a pointer to the end so code assigns the least significant digits on the right
char *p = &my_buff[sizeof my_buff - 1];

// Strings are null character terminated
*p = '\0';

// Use a `do` loop to insure at least one pass. Useful when `i==0` --> "0"
do {
  p--; 
  p[e] = "0123456789ABCDEF"[u%b];  // Select desired digit
  u = u / b;
} while (u);

// "prepend" characters as desired
if(b == 16){
  *(--p) = 'x';
  *(--p) = '0';
}
else if(b == 8 && i != 0){
  *(--p) = '0';
}

strcpy(str, p);

【讨论】：