为什么二进制等效计算不正确？

Question

我编写了以下程序来输出一个整数的二进制等价物(我检查了我的系统上的int是4个字节)它是4个字节.但输出并不合适.代码是:

#include<iostream>
#include<iomanip>
using namespace std;

void printBinary(int k){
    for(int i = 0; i <= 31; i++){
        if(k & ((1 << 31) >> i))
            cout << "1";
        else 
            cout << "0";
    }
}

int main(){
    printBinary(12);
}

我哪里弄错了？

Answer 1

问题在于1<<31.因为2 ³¹不能用32位有符号整数表示(范围-2 ³¹到2 ³¹ - 1),所以结果是未定义的^[1].

修复很简单:1U<<31.

_{[1]:自C++ 14以来,行为是实现定义的.}

Answer 2

这个表达式不正确:

if(k & ((1<<31)>>i))

int是一种带符号的类型,因此当您移动131次时,它将成为系统上的符号位.之后,将结果右移i一次符号 - 扩展数字,这意味着顶部位保持为1s.最终得到一个如下所示的序列:

80000000 // 10000...00
C0000000 // 11000...00
E0000000 // 11100...00
F0000000 // 11110...00
F8000000
FC000000
...
FFFFFFF8
FFFFFFFC
FFFFFFFE // 11111..10
FFFFFFFF // 11111..11

要解决此问题,请将表达式替换为1 & (k>>(31-i)).这样,您可以避免因移位到符号位置而导致的未定义行为^*1.

^* C++ 14更改了定义,因此1在32位中向左移动31次int不再是未定义的(谢谢,Matt McNabb,指出这一点).