从文件中读取十六进制，printf %x 显示前导 ff 值

Question

我有一个包含 26 个十六进制字节值的文件“data.dat”：

22 49 E1 09 62 18 42 8C 66 10 B0 11 84 9C 00 FF E0 40 1F F8 60 07 FE 2C 03 FF

我正在尝试将这些读入 c++ 并将十六进制值打印到终端：

const int msgbuflen = 26;                
char message [msgbuflen];  

const char* filenameIn = "data.dat";  

FILE* fpIn = fopen(filenameIn, "rb");

if (!fpIn) {
  perror("ERROR: INPUT FILE CANNOT BE OPENED\n");
  exit(EXIT_FAILURE);
}

for (i=0; i<msgbuflen; i++){  // clear the buffer
    message[i] = '0';
}

size_t ret_code = fread(message, sizeof(unsigned char), msgbuflen, fpIn);
for(int i = 0; i < msgbuflen; i++){
  printf("message[%d] : 0x%x\n", i, message[i]);
}

fclose (fpIn);

当运行 output 时，一些字节有 3 个前导 ff 值：

message[0] : 0x22
message[1] : 0x49
message[2] : 0xffffffe1
message[3] : 0x9
message[4] : 0x62
message[5] : 0x18
message[6] : 0x42
message[7] : 0xffffff8c
message[8] : 0x66
message[9] : 0x10
message[10] : 0xffffffb0
message[11] : 0x11
message[12] : 0xffffff84
message[13] : 0xffffff9c
message[14] : 0x0
message[15] : 0xffffffff
message[16] : 0xffffffe0
message[17] : 0x40
message[18] : 0x1f
message[19] : 0xfffffff8
message[20] : 0x60
message[21] : 0x7
message[22] : 0xfffffffe
message[23] : 0x2c
message[24] : 0x3
message[25] : 0xffffffff

为什么会出现这些前导 f？ 例如消息[2]：0xffffffe1

我尝试用 0x%01x 格式化 output 的 printf 十六进制 %x，但这对终端 output 没有影响。检查 char 数组中每个元素的大小，它们仍然是预期的 1 个字节：

printf("sizeof(message[2]) : %ld\n", sizeof(message[2]) );

%> sizeof(message[2]) : 1

我现在想知道这是否是格式问题？ 每个消息元素中似乎不超过 1 个字节（正如预期的那样）。

将 std::hex 与 cout 一起使用会产生相同的问题。

Answer 1

这是因为char在您的机器上是带符号的 integer，因此0xFF变为-1 。 当%x打印int时，它是 32 位的，它被符号扩展为0xFFFFFFFF ，这是 32 位的-1 。

如果您存储为unsigned char ，则不会出现此问题：

#include <cstdio>

int main() {
    unsigned char message[] = {0x22, 0x49, 0xE1, 0x09, 0x62, 0x18, 0x42, 0x8C, 0x66, 0x10, 0xB0, 0x11, 0x84, 0x9C, 0x00, 0xFF, 0xE0, 0x40, 0x1F, 0xF8, 0x60, 0x07, 0xFE, 0x2C, 0x03, 0xFF }; 
    int msgbuflen = sizeof(message)/sizeof(message[0]);
    for(int i = 0; i < msgbuflen; i++){
        printf("message[%d] : 0x%x\n", i, message[i]);
    }
}

产生：

Program returned: 0
message[0] : 0x22
message[1] : 0x49
message[2] : 0xe1
message[3] : 0x9
message[4] : 0x62
message[5] : 0x18
message[6] : 0x42
message[7] : 0x8c
message[8] : 0x66
message[9] : 0x10
message[10] : 0xb0
message[11] : 0x11
message[12] : 0x84
message[13] : 0x9c
message[14] : 0x0
message[15] : 0xff
message[16] : 0xe0
message[17] : 0x40
message[18] : 0x1f
message[19] : 0xf8
message[20] : 0x60
message[21] : 0x7
message[22] : 0xfe
message[23] : 0x2c
message[24] : 0x3
message[25] : 0xff

Godbolt: https://godbolt.org/z/oxPqnYqMq

或者，您可以将每个char转换为unsigned char ：

for(int i = 0; i < msgbuflen; i++){
    printf("message[%d] : 0x%x\n", i, (unsigned char)message[i]);
}

Answer 2

或者在更当前的 C++（不使用“C”样式数组）和定义明确的无符号 8 位数据类型中。 （字符可以是有符号的或无符号的，具体取决于您正在使用的平台）

#include <array>
#include <iostream>
#include <sstream>
#include <cstdint>
#include <format>

// simulated opening of a std::ifstream
auto open_file()
{
    static std::array<std::uint8_t,26> data
    { 
        0x22, 0x49, 0xE1, 0x09, 0x62, 0x18, 0x42, 0x8C, 0x66, 0x10, 
        0xB0, 0x11, 0x84, 0x9C, 0x00, 0xFF, 0xE0, 0x40, 0x1F, 0xF8, 
        0x60, 0x07, 0xFE, 0x2C, 0x03, 0xFF
    };

    std::istringstream is(std::string{ data.begin(), data.end() });
    return is;
}

int main()
{
    std::array<std::uint8_t, 26> buffer;

    auto is = open_file();
    
    // get doesn't have an overload for std::uint8_t*
    // so check if sizeof char matches sizeof std::uint8_t
    static_assert(sizeof(char) == sizeof(std::uint8_t));
    is.get(reinterpret_cast<char*>(buffer.data()), buffer.size());

    for (const auto byte : buffer)
    {
        std::cout << std::format("0x{:x} ", byte);
    }

    return 0;
}