如何在不使用 c 算术的情况下将整数拆分为字节？

Question

我正在用 C 实现四个基本的算术函数（加、减、除、乘）。

我想象的这些函数的基本结构是

程序通过用户使用scanf获取两个操作数，

然后程序将这些值拆分为字节并计算！

我已经完成了加减法，

但我忘了我不应该使用算术函数，

所以当将整数拆分为单个字节时，

我写了类似

的代码

    while(quotient!=0){
    bin[i]=quotient%2;
    quotient=quotient/2;
    i++;
}

但是因为有我不应该使用的算术函数..

所以我必须重写分割部分，

但我真的不知道如何在不使用的情况下将整数拆分为单个字节 % 或 /。

Answer 1

要访问变量的字节，可以使用类型双关语。
根据标准 C（C99 和 C11），只有unsigned char 才能确保以安全的方式执行此操作。

这可以通过以下方式完成：

typedef unsigned int myint_t;
myint_t x = 1234;
union {
  myint_t val;
  unsigned char byte[sizeof(myint_t)];
} u;

现在，你当然可以通过这种方式访问​​ x 的字节了：

u.val = x;
for (int j = 0; j < sizeof(myint_t); j++)
   printf("%d ",u.byte[j]);

但是，正如 WhozCrag 指出的那样，字节序存在问题。
不能假定字节的顺序是确定的。
因此，在使用字节进行任何计算之前，您的程序需要检查字节序是如何工作的。

#include <limits.h> /* To use UCHAR_MAX */

unsigned long int ByteFactor = 1u + UCHAR_MAX; /* 256 almost everywhere */
u.val = 0;

for (int j = sizeof(myint_t) - 1; j >= 0 ; j--)
  u.val = u.val * ByteFactor + j;

现在，当您打印 u.byte[] 的值时，您将看到为 myint_t 类型排列的字节顺序。 低位字节的值为 0。

Answer 2

我假设 32 位整数（如果不是这种情况，则只需更改大小）还有更多方法：

1. 字节指针

   #include<stdio.h>
   int x; // your integer or whatever else data type
   BYTE *p=(BYTE*)&x;
   x=0x11223344;
   printf("%x\n",p[0]);
   printf("%x\n",p[1]);
   printf("%x\n",p[2]);
   printf("%x\n",p[3]);
   

   • 只需将数据的地址作为 BYTE 指针获取
   • 并通过一维数组直接访问字节

2. 联合

   #include<stdio.h>
   union
    {
    int x; // your integer or whatever else data type
    BYTE p[4]; 
    } a;
   a.x=0x11223344;
   printf("%x\n",a.p[0]);
   printf("%x\n",a.p[1]);
   printf("%x\n",a.p[2]);
   printf("%x\n",a.p[3]);
   

   • 并通过一维数组直接访问字节

[注释]

• 如果您没有定义BYTE，则将其更改为unsigned char
• 使用 ALU，您不仅可以使用 %,/，还可以使用 >>,&，这速度更快，但仍可以使用算术
• 现在，根据平台字节序，输出可以是 11,22,33,44 或 44,33,22,11，因此您需要牢记这一点（尤其是在多个平台中使用的代码）
• 你需要处理数字的符号，对于无符号整数没有问题

• 但是对于有符号的 C 使用 2'os 补码，所以最好在拆分之前将符号分开：

  int s;
  if (x<0) { s=-1; x=-x; } else s=+1;
  // now split ...
  

[edit2] 逻辑/位运算

• x<<n,x>>n - 将 x 左右位移 n 位
• x&y - 按位逻辑和（分别对每个位执行逻辑与）

• 因此，当您拥有例如 32 位 unsigned int（称为 DWORD）时，您可以像这样将其拆分为 BYTES：

  DWORD  x; // input 32 bit unsigned int
  BYTE a0,a1,a2,a3; // output BYTES a0 is the least significant a3 is the most significant
  x=0x11223344;
  a0=DWORD((x    )&255); // should be 0x44
  a1=DWORD((x>> 8)&255); // should be 0x33
  a2=DWORD((x>>16)&255); // should be 0x22
  a3=DWORD((x>>24)&255); // should be 0x11
  

• 这种方法不受字节序的影响

• 但它使用 ALU
• 重点是移动您想要定位的0..7 位并屏蔽其余位
• 并非所有编译器都需要 &255 和 DWORD() 过度键入，但有些编译器在没有它们的情况下会做一些奇怪的事情，尤其是在 char 或 int 等有符号变量上
• x>>n 与 x/(pow(2,n))=x/(1<<n) 相同
• x&((1<<n)-1) 与 x%(pow(2,n))=x%(1<<n) 相同
• 所以(x>>8)=x/256和(x&255)=x%256