C语言printf输出二进制数的3种方法

在C语言中，printf() 函数是我们常用的输出函数，但它并没有直接提供输出二进制数的格式说明符，不过，我们可以通过一些技巧来实现二进制的输出。本文将介绍 3 种方法来使用 printf() 函数输出二进制数。

方法一：使用位运算

这种方法利用位运算来逐位检查数字，然后输出相应的 0 或 1。以下是一个实现该方法的函数：

void print_binary(unsigned int num) {
    unsigned int mask = 1 << 31;  // 从最高位开始
    for (int i = 0; i < 32; i++) {
        printf("%c", (num & mask) ? '1' : '0');
        mask >>= 1;  // 右移一位
        if ((i + 1) % 8 == 0 && i < 31) {
            printf(" ");  // 每 8 位添加一个空格，提高可读性
        }
    }
    printf("\n");
}

这个函数使用了一个 32 位的掩码（mask），从最高位开始逐位检查：如果该位为 1，则输出 '1'，否则输出 '0'。我们还在每 8 位之间添加了一个空格，以提高输出的可读性。

使用示例：

#include <stdio.h>

int main() {
    unsigned int num = 42;
    printf("Decimal: %u\n", num);
    printf("Binary:  ");
    print_binary(num);
    return 0;
}

运行结果：

Decimal: 42
Binary:  00000000 00000000 00000000 00101010

方法二：使用递归

另一种有趣的方法是使用递归来输出二进制数，这种方法的代码更简洁，但对于非常大的数可能会导致栈溢出。以下是递归方法的实现：

void print_binary_recursive(unsigned int num) {
    if (num > 1) {
        print_binary_recursive(num / 2);
    }
    printf("%d", num % 2);
}

这个函数会一直递归直到数字变为 1 或 0，然后从最高位开始逐位输出。使用示例：

#include <stdio.h>

int main() {
    unsigned int num = 255;
    printf("Decimal: %u\n", num);
    printf("Binary:  ");
    print_binary_recursive(num);
    printf("\n");
    return 0;
}

运行结果：

Decimal: 255
Binary:  11111111

方法三：使用字符串操作

我们还可以通过将数字转换为二进制字符串，然后使用 printf() 输出该字符串，这种方法的优点是可以轻松控制输出的位数。

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

void print_binary_string(unsigned int num, int bits) {
    char binary[33] = {0};  // 32 位 + 结束符
    int index = 0;
    
    while (bits--) {
        binary[index++] = (num & 1) ? '1' : '0';
        num >>= 1;
    }
    binary[index] = '\0';
    
    // 反转字符串
    for (int i = 0; i < index / 2; i++) {
        char temp = binary[i];
        binary[i] = binary[index - 1 - i];
        binary[index - 1 - i] = temp;
    }
    
    printf("%s\n", binary);
}

使用示例：

int main() {
    unsigned int num = 42;
    printf("Decimal: %u\n", num);
    printf("Binary (8 bits):  ");
    print_binary_string(num, 8);
    printf("Binary (16 bits): ");
    print_binary_string(num, 16);
    return 0;
}

运行结果：

Decimal: 42
Binary (8 bits):  00101010
Binary (16 bits): 0000000000101010

以上这些方法展示了在C语言中使用 printf() 函数输出二进制数的不同技巧，每种方法都有其优缺点，可以根据具体需求选择合适的方法。