C言語基礎｜整数の表示

C言語基礎｜整数の表示

同じ数でも表示のしかたで“見え方”が激変！10進・8進・16進・2進を自在に出力しよう。

整数は「中身は同じ」でも「表示」で理解が深まるよ

C言語で整数を扱っていると、普段は printf の %d（10進）だけで十分に見えます。
でも、ビット演算やマスク、シフトを学び始めると 10進表示だけだと状況が見えにくい ことが増えてきます。

たとえば同じ 255 でも…

• 10進：255
• 8進：377
• 16進：FF
• 2進：11111111

こうやって見せ方を変えるだけで、「ビットが全部1だ！」と一発で分かります。
この記事では 整数の表示（変換指定子と長さ修飾子） を整理して、最後に 2進表示（ビット表示） の作り方も丁寧に解説します。

変換指定子とは？printf が数を“どの進数で見せるか”を決める記号

printf は「表示フォーマット（書式文字列）」の中に、変換指定子（%〜）を置くことで、値の表示方法を決めます。

整数を表示する基本の変換指定子

表の説明

• d は signed の 10進表示。
• u は unsigned の 10進表示。
• o は octal（8進）。
• x / X は hex（16進）。x は a〜f、X は A〜F で出ます。
• 2進表示の変換指定子は標準では用意されていないので、関数で自作します（後でやります）。

長さ修飾子：long や long long を正しく表示するための目印

int だけなら %d や %u でいいのですが、long や long long を表示する場合は、変換指定子の前に 長さ修飾子 を付けます。

長さ修飾子とよく使う組み合わせ

表の説明

• long は l を付ける（%ld, %lu …）。
• long long は ll を付ける（%lld, %llu …）。
• “型と指定子が合わない” と、表示が崩れたり未定義の動作に近い状況になったりするので、ここは丁寧に合わせるのがコツです。

桁数とゼロ埋め：%06o や %04X の意味

表示幅やゼロ埋めは、% の直後に数字を書きます。

幅指定とゼロ埋めの読み方

表の説明

• 0埋めしたいときは、幅指定の先頭に 0 を付けます。
• %06o は「8進で6桁、0で埋める」。
• %04X は「16進（大文字）で4桁、0で埋める」。
  この形はビット列・レジスタ・ID表記の学習でめちゃくちゃ役立ちます。

2進表示は自作：下位nビットだけを表示する考え方

C標準の printf には 2進表示がないので、ビットを取り出して 0/1 を表示する関数を作ります。
ポイントはこの2つです。

• 右シフト x >> i で「第iビットを最下位へ持ってくる」
• 1U と AND を取って 0/1 を判定する（(x >> i) & 1U）

第iビットを取り出す流れ

x の第 i ビットを知りたい
1) x >> i で i ビット右にずらす
2) (x >> i) & 1U で最下位ビットだけ取り出す
3) 1なら '1'、0なら '0' を表示

図の説明
右にずらすことで「知りたいビット」を一番右へ運び、最後に 1U でフタをして最下位だけを見るイメージです。

サンプルプログラム

学習にちょうどいいように 0〜31 だけを表示するプログラム例です。

プロジェクト名：chap7-22-1　ソースファイル名：chap7-22-1.c

// 0～31を10進／2進（下位8ビット）／8進／16進で表示
#include <stdio.h>
#include <limits.h>

// unsigned のビット数を数える（例：16や32など）
int count_bits(unsigned x)
{
    int bits = 0;
    while (x) {
        if (x & 1U) bits++;
        x >>= 1;
    }
    return bits;
}

// unsigned のビット数を返す
int uint_bits(void)
{
    return count_bits(~0U);
}

// unsigned 整数 x の下位 n ビットを表示する
void print_nbits(unsigned x, unsigned n)
{
    int total = uint_bits();
    int i = (n < (unsigned)total) ? (int)n - 1 : total - 1;

    for (; i >= 0; i--) {
        putchar(((x >> i) & 1U) ? '1' : '0');
    }
}

int main(void)
{
    printf("いろいろな進数で整数を見てみよう。\n");
    printf("10進  2進(下位8ビット)  8進     16進\n");

    for (unsigned i = 0U; i <= 31U; i++) {
        printf("%3u  ", i);          // 10進
        print_nbits(i, 8);           // 2進（下位8ビット）
        printf("      %04o   %02X\n", i, i); // 8進と16進（0埋め）
    }

    return 0;
}

このプログラムで確認できること

• 同じ i を 10進・2進・8進・16進で並べて見られる。
• 2進表示は関数 print_nbits で自作できる。
• %04o や %02X のような 幅指定と0埋めの効果が見える。
• 表示するビット数を 8 に固定したので、学習にちょうどいい長さで比較できる。

関数 print_nbits の動作を“箱とビット”で理解しよう

print_nbits(x, n) は「下位nビットを表示」と言っていますが、実装の中身はこうです。

print_nbits がやっていること（下位8ビットの例）

x = 13 のとき（下位8ビット）
00001101 を表示したい

i = 7 から 0 へ向かって繰り返す
x >> i で第iビットを最下位へ
& 1U で0/1を取り出す
0なら0、1なら1を出す

図の説明
上位（左）から順に出すために i を 7→0 と減らしています。
これで見た目が “ふつうの2進数表記” になります。

n が大きすぎるときの安全策（教材の重要ポイント）

元の説明にもあった通り、n が型のビット数を超えたらどうするかは注意点です。
この例では、n が unsigned のビット数を超えていたら 表示は型の全ビット数に丸めるようにしています。

print_nbits の n の扱い

表の説明
「存在しないビットを表示しようとしても意味がない」ので、型のビット数を上限にしています。

ここで解説した命令（書式と何をするか）

この記事で登場した要素をまとめます。

printf と関連要素の書式