《C程序设计语言》 练习2-1

问题描述

　　编写一个程序以确定分别由signed及unsigned限定的char、short、int及long类型变量的取值范围。采用打印标准头文件中的相应值以及直接计算两种方式实现

　　Write a program to determine the ranges of char , short , int , and long variables, both signed and unsigned , by printing appropriate values from standard headers and by direct computation. Harder if you compute them: determine the ranges of the various floating-point types.

解题步骤

　　这里我们只讲解第二种也就是计算的方法，第一种很简单，照着表格抄上打印出来就OK了。

　　主要思路：unsigned类型就是让二进制的所有位都变成1；

　　　　　　　signed类型就是把除了符号位之外的位数全部变成1，再减一后整体取负数。

　　用第二种方法首先我们要了解几个知识点：

　　　　1.二进制补码

　　　　2.按位取反符号~

　　　　3.位移操作>>

　　我们先看代码然后解释：

代码如下

#include<stdio.h>

int main()
{
    //unsigned 类型
    printf("unsigned char max:%u
",(unsigned char)~0 );
    printf("unsigned int max:%u
",(unsigned int)~0 );
    printf("unsigned short max:%u
",(unsigned short)~0 );
    printf("unsigned long max:%lu
",(unsigned long)~0 );

    //signed 类型
    printf("signed char max:%d
",(char)((unsigned char)~0>>1));
    printf("signed char min:%d
",-(char)((unsigned char)~0>>1)-1);
    printf("signed int max:%d
",(int)((unsigned int)~0>>1));
    printf("signed int min:%d
",-(int)((unsigned int)~0>>1)-1);
    printf("signed short max:%d
",(short)((unsigned short)~0>>1));
    printf("signed short min:%d
",-(short)((unsigned short)~0>>1)-1);
    printf("signed long max:%ld
",(long)((unsigned long)~0>>1));
    printf("signed long min:%ld
",-(long)((unsigned long)~0>>1)-1);
    return 0;
}

详细解释

首先，我们看unsigned类型的一个语句：

printf("unsigned char max:%u
",(unsigned char)~0 );

　　

我们要打印出unsigned char的取值的最大值，我们要了解 unsigned char占1个字节，也就是8位二进制。8位二进制的最大值为11111111，即255（2^8-1=256-1)

用按位取反符号~把0（00000000）转换为11111111，之后再将其强制转换为unsigned char类型就会得到255，即（unsigned char）~0

再看unsigned int，占据4个字节，就是4个8位二进制，最大值为11111111 11111111 11111111 11111111

同理，~0后，强制转换类型（unsigned int）~0

之后，我们看signed类型

printf("signed char max:%d
",(char)((unsigned char)~0>>1));

　　

signed类型是有符号位的，我们要让符号位之外的数全部变成1就可以了

第一，变为最大值：（unsigned char）~0

第二，右移一位，去除符号位：（unsigned char）~0>>1

第三，最大值就是第二位的结果，最小值要在第二步的基础上减一再取负号（后面解释为什么）

为什么最小值还要进一步操作？

我们知道char类型占据一个字节，就是一个8位二进制，其中左边第一位为符号位，其余7为为数值位

2^7=128个数，算上0，所以符号位为0时，是0~127，符号位为1时，是 -127~0，这时候会有两个0，就是出现了“-0”

-128和-0的原码是不一样的；

但是，我们的char类型是8位，它把-128最高位符号位截掉了，这样-128的原码就变成了1000 0000；

被截短的-128的原码才和-0的原码相等；

今后看到一个有符号的char，它的原码用二进制表示为1000 0000的时候，我们就把它当做-128就可以了（只是看做，-128的原码可不是1000 0000）

 

所以我们在算最小值时，要减一出现-128