10進数を2進数32bitで表す

Question

10進数を2進数32bitで表示させるプログラムを作りたいです。（負の値は２の補数で表す）
4行目の変数宣言時31bitまではきちんと動くのですが32bit（今の状況）になると無限ループになってしまいます。
この原因がわからず迷走している状態です。原因がわかる方教えて頂けないでしょうか？

#include <stdio.h>
void PrintBitC( int c)
{
	int bit = ( 1 << 31 );
	while (bit != 0) 
	{
		if (c & bit) { 
			putchar('1');
		} else {
			putchar('0');
		}
		bit = bit >> 1;
	}
}

int main()
{
	int c = 0;
	scanf("%d",&c);
	fflush(stdin);
	PrintBitC(c);
	puts("\n");			
	getchar();
	return 0;
}

Comments

[dodox86]

先のご質問が閉じていないようですが、理解されていますでしょうか。（まずこちらからです）
[バイトを8bitで表示] https://teratail.com/questions/341361

(1 << 31)で「1を31ビット分左シフト」させる意味ので、2進数32ビットで既に表示できているはずです。質問者さんが32ビットと言っているのは (1 << 32)と書きたいとのことだと思いますが、それは33ビット分の数値です。

[dodox86]

他回答者さんの回答を読んで当質問の問題を理解しました。以下の私のコメントは不適当なので忘れてください。大変失礼しました。
> (1 << 31)で「1を31ビット分左シフト」させる意味ので、2進数32ビットで既に表示できているはずです。質問者さんが32ビットと言っているのは (1 << 32)と書きたいとのことだと思いますが、それは33ビット分の数値です。

Answer 1

bitがint型、もっと言えば符号付きの32ビット整数型であることが原因です。

    int bit = ( 1 << 31 );

により、bitは符号ビットが1で残りが0、つまりは負の数になります。

負数に対する右ビットシフト>>の結果は処理系依存で、大抵の場合は算術シフトになります。
算術シフトとはシフトにより空いたビットを符号ビットで埋める方式のシフトのことです。
今回も算術シフトだったとすると、1000...000 >> 1は1100...000になります。
whileループを繰り返していると最終的にはbitは 1111111...111(十進数で-1)になって
永久にbit!=0となり無限ループしてしまいます。

bitをunsigned int型にするだけで解決します。

(もっと言えば今回のような変数のビット幅が重要なプログラムはstdint.hをインクルードしてuint32_t型を使ったほうがいい)

Comments

[cat_is_freedom]

解答ありがとうございます。
なぜエラーが起きているのか理解できました。
ですがなぜunsigned int型にすると解決できるのか、また31ビットの場合はなぜきちんと動くのでしょうか？
私の少ない知識で考えると、31ビットの場合でも算出シフトになり、ビットが最終的に全て位になり同じように無限ループが起きてしまうと思ってしまうのですが。。。

[ozwk]

unsigned intの場合は符号ビットがない(すべて正数になる)ので算術シフトであっても0が入りますし、
31ビット(1<<30)の場合は符号ビットは0になるのでやっぱり算術シフトで0が入ります。

Answer 2

int bit = ( 1 << 31 );

(1<<31) の値は 0x80000000 ですが，これは 32bit の最上位bitが立っている状態．
intが32bitのとき，これは符号bit扱いになる．
で，

bit = bit >> 1;

が算術シフトであるから，

0xC0000000
0xE0000000
0xF0000000
0xF8000000
...

と，最上位bitの複製がどんどん右に増えていく形．
なので，いつまでたっても bitは 0にならない．

bitの型を unsigned int にでもすれば良いのではないかと．

Answer 3

おそらく、そのコンパイラはint型が３２ビットなんでしょう
int bit = ( 1 << 32 );
にすると、bitは０となってしまいます