17-编程示例

15.3.8　编程示例

在第9章中，我们用递归的方法编写了一个程序，把数字转换为二进制形式（程序清单9.8）。现在，要用移位运算符来解决相同的问题。程序清单15.1中的程序，读取用户从键盘输入的整数，将该整数和一个字符串地址传递给 itobs() 函数（ itobs 表示interger to binary string，即整数转换成二进制字符串）。然后，该函数使用移位运算符计算出正确的1和0的组合，并将其放入字符串中。

程序清单15.1　 binbit.c 程序

/* binbit.c -- 使用位操作显示二进制 */
#include <stdio.h>
#include <limits.h>  // 提供 CHAR_BIT 的定义，CHAR_BIT 表示每字节的位数
char * itobs(int, char *);
void show_bstr(const char *);
int main(void)
{
     char bin_str[CHAR_BIT * sizeof(int) + 1];
     int number;
     puts("Enter integers and see them in binary.");
     puts("Non-numeric input terminates program.");
     while (scanf("%d", &number) == 1)
     {
          itobs(number, bin_str);
          printf("%d is ", number);
          show_bstr(bin_str);
          putchar('\n');
     }
     puts("Bye!");
     return 0;
}
char * itobs(int n, char * ps)
{
     int i;
     const static int size = CHAR_BIT * sizeof(int);
     for (i = size - 1; i >= 0; i--, n >>= 1)
          ps[i] = (01 & n) + '0';
     ps[size] = '\0';
     return ps;
}
/*4位一组显示二进制字符串 */
void show_bstr(const char * str)
{
     int i = 0;
     while (str[i])  /* 不是一个空字符 */
     {
          putchar(str[i]);
          if (++i % 4 == 0 && str[i])
               putchar(' ');
     }
}

程序清单15.1使用 limits.h 中的 CHAR_BIT 宏，该宏表示 char 中的位数。 sizeof 运算符返回 char 的大小，所以表达式 CHAE_BIT sizeof(int) 表示 int 类型的位数。 bin_str 数组的元素个数是 CHAE_BIT sizeof(int) + 1 ，留出一个位置给末尾的空字符。

itobs() 函数返回的地址与传入的地址相同，可以把该函数作为 printf() 的参数。在该函数中，首次执行 for 循环时，对 01 & n 求值。 01 是一个八进制形式的掩码，该掩码除 0 号位是 1 之外，其他所有位都为 0 。因此， 01 & n 就是 n 最后一位的值。该值为 0 或 1 。但是对数组而言，需要的是字符 '0' 或字符 '1' 。该值加上 '0' 即可完成这种转换（假设按顺序编码的数字，如ASCII）。其结果存放在数组中倒数第2个元素中（最后一个元素用来存放空字符）。

顺带一提，用 1 & n 或 01 & n 都可以。我们用八进制 1 而不是十进制 1 ，只是为了更接近计算机的表达方式。

然后，循环执行 i-- 和 n >>= 1 。 i-- 移动到数组的前一个元素， n >>= 1 使 n 中的所有位向右移动一个位置。进入下一轮迭代时，循环中处理的是 n 中新的最右端的值。然后，把该值存储在倒数第 3 个元素中，以此类推。 itobs() 函数用这种方式从右往左填充数组。

可以使用 printf() 或 puts() 函数显示最终的字符串，但是程序清单15.1中定义了 show_bstr() 函数，以4位一组打印字符串，方便阅读。

下面的该程序的运行示例：

Enter integers and see them in binary.
Non-numeric input terminates program.
7
7 is 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0111
2013
2013 is 0000 0000 0000 0000 0000 0111 1101 1101
-1
-1 is 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111
32123
32123 is 0000 0000 0000 0000 0111 1101 0111 1011
q
Bye!