C语言打印数据的二进制格式 |
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问题引出
C语言中,在需要用到16进制数据的时候,可以通过printf函数的%x格式打印数据的16进制形式。在某些位标记、位操作的场合,需要用到2进制格式的数据,但printf函数不能输出2进制格式,虽然可以通过使用itoa或_itoa的方法转为2进制的字符串打印,但显示的长度是不固定的,无法显示有效数位前面的0。 例如:现在需要打印数字258的2进制格式,且需要将32位全部显示出来,即想要得到结果00000000 00000000 00000001 00000010,而使用_itoa的方法和打印结果为: int a = 258; char s[32]; _itoa(a, s, 2); printf("a --> %s\n", s); a --> 100000010不是我们想要的格式! 数据存储原理探析那要怎么办呢?自己写个小程序吧,思路如下: 首先弄清楚数据在计算机中是如何存储的,对应int型数字,在32或64位计算机中都占4个字节,而计算机中的数据存储是以字节(Byte)为单位,1个字节包含8个位(bit),例如,数字258的16进制形式为0x00000102,2进制形式为:00000000 00000000 00000001 00000010,其在计算机内存中的存储方式如图所示: 运行结果: [a] p1:5216f804, 2 [a] p2:5216f805, 1 [a] p3:5216f806, 0 [a] p4:5216f807, 0可以看出,随着地址的增加,存储的内存依次是2、1、0、0,对应数字258的从底到高的4个字节的值,另外每次运行程序,变量a的地址是自动分配的,所以每次的输出与上面示意图的地址是不同的,但都是4个连续增加的地址值。 另外补充一下,这是一种小端字节序的存储方法,即将一个数据的低字节存储在内存的低地址,或理解为先存储数据的低字节。与之对应的是大端字节序存储方式,即先存储数据的高位字节,类似与我们书写数字时从左到右先写高位数字一样。由于计算机先处理地位字节的效率比较高,因此计算机内部的数据处理均采用小端字节序,而为了方便人的阅读,除了计算机内部处理,其它场合是采用大端字节序的。可通过下面的示意图助记: 另外,需要区分一点,无论大端还小端字节序,在一个字节的内部的8位2进制数,都是按照人类的习惯从左到右存放,如00000010 在字节中也是按照这样存储的,不需要反过来。 C代码实现分析了这么多,可以编写代码来输出一个数字的2进制格式形式了。具体的代码实现: void printf_bin(int num) { int i, j, k; unsigned char *p = (unsigned char*)&num + 3;//p先指向num后面第3个字节的地址,即num的最高位字节地址 for (i = 0; i if (j & (1 if (*p & (1 j = *(p - i); //取每个字节的首地址 for (int k = 7; k >= 0; k--) //处理每个字节的8个位 { if (j & (1 if (*p & (1 %s\n", s); _itoa(b, s, 2); printf("b --> %s\n", s); _itoa(c, s, 2); printf("c --> %s\n", s); getchar(); return 0; }运行结果: 定义int a=258, int b=-9 查看a的每个字节的地址与内容: [a] p1:a739f4d4, 2 [a] p2:a739f4d5, 1 [a] p3:a739f4d6, 0 [a] p4:a739f4d7, 0 查看b的每个字节的地址与内容: [b] p1:a739f4f4, 247 [b] p2:a739f4f5, 255 [b] p3:a739f4f6, 255 [b] p4:a739f4f7, 255 a的2进制格式(显示32位): 00000000 00000000 00000001 00000010 b的2进制格式(显示32位): 11111111 11111111 11111111 11110111 定义unsigned char c=12 c的2进制格式(显示8位): 00001100 使用_itoa函数显示2进制格式 a --> 100000010 b --> 11111111111111111111111111110111 c --> 1100`` |
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