C语言uint64_t转二进制函数输出错误，求排查修正方案

给定约束：主函数与头文件不可修改，需在convert.c中实现void convert_to_binary(uint64_t number, enum ZERO_OR_ONE bits[])和void convert_to_hexadecimal(uint64_t number, uint8_t hex[])函数。其中十六进制转换函数工作正常，但二进制转换函数输出异常：输入数值5564275972427363982时，当前输出为1011 0010 1100 0111 1011 1000，预期输出为0100 1101 0011 1000 0100 0111。

相关代码 #

主函数代码 #

#include <inttypes.h>
#include <stdlib.h>

void print_binary( FILE* out, enum ZERO_OR_ONE bits[]);
void print_hex( FILE* out, uint8_t hex[]);
void print_hex_compact( FILE* out, uint8_t hex[]);

int main( int argc, char* argv[] )
{
    if ( argc != 3 )
    {
        fprintf( stderr, "USAGE: %s <input file> <output file>\n", argv[0] );
        exit(1);
    }
    FILE* in = fopen(argv[1], "r");
    FILE* out = fopen(argv[2], "w");

    fprintf( out, "%20s%20s\n", "Input","Converted");

    uint64_t number;
    fscanf( in, "%" SCNu64, &number );
    enum ZERO_OR_ONE bits[64];
    uint8_t hex[16];
    while( !feof( in ) )
    {
        fprintf( out, "%20" PRIu64 "\t", number );
        convert_to_binary( number, bits );
        print_binary(out, bits);
        convert_to_hexadecimal(number, hex );
        fprintf( out, "%20" PRIu64 "\t", number );
        print_hex_compact(out, hex);
        fscanf( in, "%" SCNu64, &number );
    }


    fclose(in);
    fclose(out);

    return 0;
}

void print_binary( FILE* out, enum ZERO_OR_ONE bits[])
{
    for ( int i=63; i>=0; i-- )
    {
        if ( bits[i] == ZERO )
            fprintf(out, "0");
        else
            fprintf(out, "1");

        if ( i % 4 == 0 ) fprintf(out, " ");
    }
    fprintf(out, "\n");
}

当前二进制转换函数代码 #

void convert_to_binary(uint64_t number, enum ZERO_OR_ONE bits[]) {
      for (int i = 63; i >= 0; i--) {
        bits[i] = (enum ZERO_OR_ONE)((number >> i) & 1);
    }
}

十六进制转换函数代码 #

void convert_to_hexadecimal(uint64_t number, uint8_t hex[]) {
      for (int i = 15; i >= 0; i--) {
        uint8_t digit = (number >> (i * 4)) & 0xF;

        // Store the hexadecimal digit in the array.
        hex[i] = digit;
    }
}

错误原因分析 #

对比当前输出与预期输出，二者是按位取反的关系（当前输出的1对应预期的0，0对应预期的1）。结合十六进制函数工作正常的前提，核心问题出在二进制转换函数对enum ZERO_OR_ONE的赋值逻辑：

头文件中enum ZERO_OR_ONE的定义大概率是ZERO=1，ONE=0（与常规定义相反），而当前函数直接将位运算结果(number >> i) & 1赋值给bits[i]，导致存储的ZERO和ONE与实际位值颠倒。

修复方法 #

针对枚举定义颠倒的情况，修改二进制转换函数，将位运算结果取反后再赋值：

void convert_to_binary(uint64_t number, enum ZERO_OR_ONE bits[]) {
    for (int i = 63; i >= 0; i--) {
        // 取反位运算结果，匹配ZERO=1、ONE=0的枚举定义
        bits[i] = (enum ZERO_OR_ONE)(1 - ((number >> i) & 1));
    }
}

验证 #

以输入5564275972427363982为例，修复后的函数会将原二进制位取反后存储，匹配print_binary函数的输出逻辑，得到预期的0100 1101 0011 1000 0100 0111。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者s1mple