c - 为什么以下按位运算会返回意外结果？

Question

3 位最多可容纳 7 (4 + 2 + 1)。我正在尝试使用按位运算来计算它。

3 is 0b011 
~3 is 0b100

做一个按位或我希望0b111（即7）。相反，我得到

int result = (~3) | 3;
printf("%i\n", result);

-1

我究竟做错了什么？

Answer 1

你做的一切都是正确的：N | ~N结果是一个由全1组成的二进制表示的数字。这样的数字被解释为负数的二进制补码-1表示。

Answer 2

一个 有多少位宽int？您似乎认为它是三位宽。肯定不对！再猜。是什么~0u？试试printf("%u\n", ~0u);。怎么样~1u？...和~2u？你注意到一个模式吗？

注意u后缀，它告诉编译器它是一个unsigned文字。根据 n1570.pdf 的 6.2.6.2 ，您不能使用操作符处理有符号整数类型~...好吧，您可以，但您可能会遇到陷阱表示和负零。使用陷阱表示是未定义的行为。这可能适用于您的系统，但只是巧合。你想依赖巧合吗？

同样，我建议使用该%u指令来打印unsigned值，因为%d根据 n1570.pdf 的 7.21.6.1p29 会产生未定义的行为。

Answer 3

#include <stdio.h>

int main (){
    unsigned d3 = 0b011;
    unsigned invd3 = ~d3;
    unsigned d4 = 0b100;
    unsigned result = d3 | invd3;
    printf("%X\n", result);//FFFFFFFF
    result = d3 | d4;
    printf("%X\n", result);//7
    return 0;
}

Answer 4

在代码中执行此操作后

  int result = (~3) | 3;

添加这一行

   result= result & 0x07

这将为您提供您期望的答案。

Answer 5

当你这样做时，~3你正在反转组成 3 的位 - 所以你0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011变成1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100. 由于设置了高位，这被解释为一个负数 - 所有的 1 都是 -1，比它少一个是 -2，少一个是 -3，依此类推。此数字是 -4 的有符号 32 位整数。

如果您将其与 3 进行二进制或，您将得到全 1（根据定义）——这是 -1 的有符号 32 位整数。

您唯一的问题是您认为您正在使用 3 位数字，但实际上您正在使用 32 位数字。