C中十六进制到二进制的转换显示错误的输出

在C语言中，将十六进制数转换为二进制数并显示时，如果遇到错误的输出，通常是由于以下几个原因造成的：

基础概念

十六进制（Hexadecimal）：使用数字0-9和字母A-F（或a-f）表示数值，基数为16。
二进制（Binary）：仅使用数字0和1表示数值，基数为2。

转换方法

在C语言中，可以通过以下步骤将十六进制数转换为二进制数：

将十六进制字符串读取为整数。
将整数逐位转换为二进制表示。

错误原因及解决方法

1. 输入格式错误

如果输入的十六进制字符串格式不正确，例如包含非法字符，会导致转换失败。

解决方法：确保输入的字符串严格符合十六进制格式，并进行适当的验证。

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

int is_valid_hex(const char *str) {
    for (int i = 0; str[i] != '\0'; i++) {
        if (!isxdigit(str[i])) {
            return 0;
        }
    }
    return 1;
}

void hex_to_binary(const char *hex_str) {
    if (!is_valid_hex(hex_str)) {
        printf("Invalid hexadecimal input.\n");
        return;
    }

    unsigned int num = strtoul(hex_str, NULL, 16);
    for (int i = sizeof(num) * 8 - 1; i >= 0; i--) {
        printf("%d", (num >> i) & 1);
    }
    printf("\n");
}

int main() {
    const char *hex_input = "1A3F";
    hex_to_binary(hex_input);
    return 0;
}

2. 数据类型溢出

如果十六进制数非常大，超出了所用数据类型的范围，会导致溢出。

解决方法：使用足够大的数据类型（如unsigned long long）来存储大数。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void hex_to_binary_large(const char *hex_str) {
    unsigned long long num = strtoull(hex_str, NULL, 16);
    for (int i = sizeof(num) * 8 - 1; i >= 0; i--) {
        printf("%d", (num >> i) & 1);
    }
    printf("\n");
}

int main() {
    const char *large_hex_input = "FFFFFFFFFFFFFFFF"; // 64-bit number
    hex_to_binary_large(large_hex_input);
    return 0;
}

3. 输出格式问题

可能在输出二进制时没有正确对齐或格式化，导致结果看起来不正确。

解决方法：确保按正确的位数输出，并考虑添加前导零以保持一致的格式。

void formatted_hex_to_binary(const char *hex_str, int bit_width) {
    unsigned int num = strtoul(hex_str, NULL, 16);
    for (int i = bit_width - 1; i >= 0; i--) {
        printf("%d", (num >> i) & 1);
    }
    printf("\n");
}

int main() {
    const char *formatted_hex_input = "1A";
    formatted_hex_to_binary(formatted_hex_input, 8); // Ensure 8-bit output
    return 0;
}