C语言AND位掩码运算结果与预期不符问题咨询

问题根因 #

• C语言中进行位运算时，两个操作数会先扩展为相同位宽，默认低位对齐，不足的位在高位补0。你使用的32位int运行环境中，你写的7位十六进制掩码0xF0F0F0F会自动扩展为32位的0x0F0F0F0F，和你手动计算时采用的高位对齐、低位补0的逻辑完全不同。
• 你手动计算时错误对齐了两个数的最高位，导致每一位的对应关系全部错位，自然得到错误的预期结果。

真实运算逻辑 #

32位环境下实际的与运算过程如下：

被操作数0x01111111：0000 0001 0001 0001 0001 0001 0001 0001
实际掩码0x0F0F0F0F：0000 1111 0000 1111 0000 1111 0000 1111
与运算结果：        0000 0001 0000 0001 0000 0001 0000 0001

上述结果转十六进制就是0x01010101，和你程序的输出完全一致，不存在前导0被忽略的问题。

符合预期的修改方案 #

如果你要实现“保留每个字节高4位、关闭低4位”的效果，只需要把掩码补全为8位十六进制的0xF0F0F0F0即可，修改后代码如下：

#include <stdio.h>
int main()
{
    printf("%08x", 0x01111111 & 0xF0F0F0F0);
    return 0;
}

此时输出结果为00101010，和你手动计算的预期结果一致。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者CL40