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今天在看C语言编码转换时,既然对负数的二进制表示有些遗忘,查了下网上的资料,他们说的是个P!误人子弟!和大家讨论了下,贴出来已备在此遗忘:
假设有一个 int 类型的数,值为5,那么,我们知道它在计算机中表示为:
00000000 00000000 00000000 00000101
5转换成二制是101,不过int类型的数占用4字节(32位),所以前面填了一堆0。
现在想知道,-5在计算机中如何表示?
在计算机中,负数以原码的补码形式表达。
什么叫补码呢?这得从原码,反码说起。
原码:一个正数,按照绝对值大小转换成的二进制数;一个负数按照绝对值大小转换成的二进制数,然后最高位补1,称为原码。
比如 00000000 00000000 00000000 00000101 是 5的 原码。
10000000 00000000 00000000 00000101 是 -5的 原码。
反码:正数的反码与原码相同,负数的反码为对该数的原码除符号位外各位取反。
取反操作指:原为1,得0;原为0,得1。(1变0; 0变1)
比如:正数00000000 00000000 00000000 00000101 的反码还是 00000000 00000000 00000000 00000101
负数10000000 00000000 00000000 00000101每一位取反(除符号位),得11111111 11111111 11111111 11111010。
称:11111111 11111111 11111111 11111010 是 10000000 00000000 00000000 00000101 的反码。
反码是相互的,所以也可称:
10000000 00000000 00000000 00000101 和 11111111 11111111 11111111 11111010互为反码。
补码:正数的补码与原码相同,负数的补码为对该数的原码除符号位外各位取反,然后在最后一位加1.
比如:10000000 00000000 00000000 00000101 的反码是:11111111 11111111 11111111 11111010。
那么,补码为:
11111111 11111111 11111111 11111010 + 1 = 11111111 11111111 11111111 11111011
所以,-5 在计算机中表达为:11111111 11111111 11111111 11111011。转换为十六进制:0xFFFFFFFB。
再举一例,我们来看整数-1在计算机中如何表示。
假设这也是一个int类型,那么:
1、得原码:10000000 00000000 00000000 00000001
2、得反码:11111111 11111111 11111111 11111110(除符号位按位取反)
3、得补码:11111111 11111111 11111111 11111111
可见,-1在计算机里用二进制表达就是全1。16进制为:0xFFFFFF
主要知识点:
(1)正数的反码和补码都与原码相同。
(2)而负数的反码为对该数的原码除符号位外各位取反,
负数的补码为对该数的原码除符号位外各位取反,然后在最后一位加1。
下面是书上原文:
原码表示法规定:用符号位和数值表示带符号数,正数的符号位用“0”表示,负数的符号位用“1”表示,数值部分用二进制形式表示。
反码表示法规定:正数的反码与原码相同,负数的反码为对该数的原码除符号位外各位取反。
补码表示法规定:正数的补码与原码相同,负数的补码为对该数的原码除符号位外各位取反,然后在最后一位加1.
正零和负零的补码相同,[+0]补=[-0]补=0000 0000B
例子:
unsigned char un_ch = 0xf7;
char ch = un_ch;
printf("%d\n", ch);
这里我们取得了ch的补码=1111 0111。
补码:1111 0111
反码:1111 0110
源码:1000 1001(除符号位外,其他的位都对反码进行取反)
现在进行判断符号位为1,则表示负,然后1001表示9,最终得出ch为-9。
这个过程和求-9在计算中的表示是一个逆过程。
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main(int argc, char** argv) { unsigned char un_ch = 0xf7; char ch = un_ch; int number1 = ch; // 符号位会进行扩展 int number2 = un_ch; // 符号位不会进行扩展 printf("%d\n", ch); printf("%d\n", number1); printf("%d\n", number2); return 0; }
程序输出:
-9
-9
247
详见“基于C语言char与unsigned char的区别介绍”,将会详细unsigned char和char的区别。