为何右移unsigned char后需与1做按位与才能得到正确二进制值？

问题背景 #

我正在完成一个名为print_bits的编程练习，要求实现一个函数接收一个字节，以二进制形式打印且末尾无换行，函数声明为void print_bits(unsigned char octet);，示例传入2时输出"00000010"。

参考解决方案代码如下：

#include <unistd.h>

void    print_bits(unsigned char octet)
{
        int             i;
        unsigned char   bits;

        i = 8;
        while (i--)
        {
                bits = (octet >> i & 1) + '0';
                write(1, &bits, 1);
        }
}

我理解大部分逻辑，但有个疑惑：对unsigned char右移后，为什么要和1执行按位与操作？我原以为直接右移就能得到0或1，但去掉这个操作后运行程序，结果远不是0和1，想知道原因。

原因解析 #

核心问题在于右移操作不会自动清除高位的冗余数据。

举个实际例子：假设octet的值是0b10101010（十进制170），当执行octet >> 3时，得到的是0b00010101（十进制21）——这个结果里除了我们需要的最低位，高位还保留着原数据的其他位信息，并不是单纯的0或1。

而& 1这个按位与操作的作用，就是只保留结果的最低位，把所有高位强制清零：

• 按位与1时，只有最低位会和1进行运算：如果最低位是1，结果就是1；如果是0，结果就是0。
• 不管右移后的数值高位是什么，经过& 1后都会变成0，最终得到的就只有0或1这两个我们需要的结果。

如果去掉& 1，直接把右移后的数值加上'0'，相当于把一个大于1的整数转成字符，得到的就不是'0'或'1'了，而是ASCII表中对应的其他字符，所以运行结果会完全不符合预期。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Joao Pereira