使用更少的代码和资源打印任何类型的位

这种方法有以下属性:

使用变量和字面量。 没有必要时不迭代所有位。 只在完成一个字节时调用printf(不必对所有位都调用)。 适用于任何类型。 使用大小字节序(使用GCC #定义进行检查)。 可以与char不是字节(8位)的硬件一起工作。(谢谢大家@supercat) 使用typeof()，它不是C标准的，但在很大程度上是定义的。

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

#if __BYTE_ORDER__ == __ORDER_BIG_ENDIAN__
#define for_endian(size) for (int i = 0; i < size; ++i)
#elif __BYTE_ORDER__ == __ORDER_LITTLE_ENDIAN__
#define for_endian(size) for (int i = size - 1; i >= 0; --i)
#else
#error "Endianness not detected"
#endif

#define printb(value)                                   \
({                                                      \
        typeof(value) _v = value;                       \
        __printb((typeof(_v) *) &_v, sizeof(_v));       \
})

#define MSB_MASK 1 << (CHAR_BIT - 1)

void __printb(void *value, size_t size)
{
        unsigned char uc;
        unsigned char bits[CHAR_BIT + 1];

        bits[CHAR_BIT] = '\0';
        for_endian(size) {
                uc = ((unsigned char *) value)[i];
                memset(bits, '0', CHAR_BIT);
                for (int j = 0; uc && j < CHAR_BIT; ++j) {
                        if (uc & MSB_MASK)
                                bits[j] = '1';
                        uc <<= 1;
                }
                printf("%s ", bits);
        }
        printf("\n");
}

int main(void)
{
        uint8_t c1 = 0xff, c2 = 0x44;
        uint8_t c3 = c1 + c2;

        printb(c1);
        printb((char) 0xff);
        printb((short) 0xff);
        printb(0xff);
        printb(c2);
        printb(0x44);
        printb(0x4411ff01);
        printb((uint16_t) c3);
        printb('A');
        printf("\n");

        return 0;
}

输出

$ ./printb 
11111111 
11111111 
00000000 11111111 
00000000 00000000 00000000 11111111 
01000100 
00000000 00000000 00000000 01000100 
01000100 00010001 11111111 00000001 
00000000 01000011 
00000000 00000000 00000000 01000001 

我使用了另一种方法(bitprint.h)用所有字节(作为位字符串)填充一个表，并根据输入/索引字节打印它们。值得一看。

下面的函数返回给定无符号整数的二进制表示形式，使用不带前导零的指针算术:

const char* toBinaryString(unsigned long num)
{
    static char buffer[CHAR_BIT*sizeof(num)+1];
    char* pBuffer = &buffer[sizeof(buffer)-1];

    do *--pBuffer = '0' + (num & 1);
    while (num >>= 1);
    return pBuffer;
}

注意，不需要显式设置NUL结束符，因为buffer表示一个具有静态存储持续时间的对象，该对象已经被全0填充。

通过简单地修改num形式参数的类型，可以很容易地将其适应为无符号long long(或另一个无符号整数)。

CHAR_BIT要求包含<limits.h>。

下面是一个用法示例:

int main(void)
{
    printf(">>>%20s<<<\n", toBinaryString(1));
    printf(">>>%-20s<<<\n", toBinaryString(254));
    return 0;
}

其期望输出为:

>>>                   1<<<
>>>11111110            <<<

glibc中通常没有二进制转换说明符。

在glibc中，可以向printf()函数家族添加自定义转换类型。有关详细信息，请参阅register_printf_function。如果可以简化应用程序代码，您可以添加自定义%b转换供自己使用。

下面是如何在glibc中实现自定义printf格式的示例。

C标准库中没有这样输出二进制的格式化函数。printf家族支持的所有格式操作都是针对人类可读的文本。

void print_bits (uintmax_t n)
{
    for (size_t i = 8 * sizeof (int); i-- != 0;)
    {
        char c;
        if ((n & (1UL << i)) != 0)
            c = '1';
        else
            c = '0';

        printf ("%c", c);

    }
}

这不是一个覆盖所有地方的解决方案，但如果你想要一些快速、容易理解的东西，我很惊讶还没有人提出这个解决方案。

你可以使用一个小表格来提高速度。类似的技术在嵌入式世界中也很有用，例如，反转一个字节:

const char *bit_rep[16] = {
    [ 0] = "0000", [ 1] = "0001", [ 2] = "0010", [ 3] = "0011",
    [ 4] = "0100", [ 5] = "0101", [ 6] = "0110", [ 7] = "0111",
    [ 8] = "1000", [ 9] = "1001", [10] = "1010", [11] = "1011",
    [12] = "1100", [13] = "1101", [14] = "1110", [15] = "1111",
};

void print_byte(uint8_t byte)
{
    printf("%s%s", bit_rep[byte >> 4], bit_rep[byte & 0x0F]);
}

1我主要指的是嵌入式应用程序，其中优化器不是那么激进，速度差异是可见的。