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  • 关于为什么负数的补码为符号位不变各位取反加1

    数在计算机中是以二进制形式表示的。
    数分为有符号数和无符号数。
    原码、反码、补码都是有符号定点数的表示方法。
    一个有符号定点数的最高位为符号位,0是正,1是副。

    以下都以8位整数为例,

    原码就是这个数本身的二进制形式。
    例如
    0000001 就是+1
    1000001 就是-1

    正数的反码和补码都是和原码相同。

    负数的反码是将其原码除符号位之外的各位求反
    [-3]反=[10000011]反=11111100
    负数的补码是将其原码除符号位之外的各位求反之后在末位再加1。
    [-3]补=[10000011]补=11111101
    一个数和它的补码是可逆的。

    为什么要设立补码呢?

    第一是为了能让计算机执行减法:
    [a-b]补=a补+(-b)补

    第二个原因是为了统一正0和负0
    正零:00000000
    负零:10000000
    这两个数其实都是0,但他们的原码却有不同的表示。
    但是他们的补码是一样的,都是00000000
    特别注意,如果+1之后有进位的,要一直往前进位,包括符号位!(这和反码是不同的!)
    [10000000]补
    =[10000000]反+1
    =11111111+1
    =(1)00000000
    =00000000(最高位溢出了,符号位变成了0)

    有人会问
    10000000这个补码表示的哪个数的补码呢?
    其实这是一个规定,这个数表示的是-128
    所以n位补码能表示的范围是
    -2^(n-1)到2^(n-1)-1
    比n位原码能表示的数多一个

    又例:
    1011
    原码:01011
    反码:01011 //正数时,反码=原码
    补码:01011 //正数时,补码=原码

    -1011
    原码:11011
    反码:10100 //负数时,反码为原码取反
    补码:10101 //负数时,补码为原码取反+1

    0.1101
    原码:0.1101
    反码:0.1101 //正数时,反码=原码
    补码:0.1101 //正数时,补码=原码

    -0.1101
    原码:1.1101
    反码:1.0010 //负数时,反码为原码取反
    补码:1.0011 //负数时,补码为原码取反+1

    总结:
    在计算机内,定点数有3种表示法:原码、反码和补码

    所谓原码就是前面所介绍的二进制定点表示法,即最高位为符号位,“0”表示正,“1”表示负,其余位表示数值的大小。

    反码表示法规定:正数的反码与其原码相同;负数的反码是对其原码逐位取反,但符号位除外。

    补码表示法规定:正数的补码与其原码相同;负数的补码是在其反码的末位加1。

    1、原码、反码和补码的表示方法

    (1) 原码:在数值前直接加一符号位的表示法。

    例如: 符号位 数值位

    [+7]原= 0 0000111 B

    [-7]原= 1 0000111 B

    注意:a. 数0的原码有两种形式:

    [+0]原=00000000B [-0]原=10000000B

    b. 8位二进制原码的表示范围:-127~+127

    2)反码:

    正数:正数的反码与原码相同。

    负数:负数的反码,符号位为“1”,数值部分按位取反。

    例如: 符号位 数值位

    [+7]反= 0 0000111 B

    [-7]反= 1 1111000 B

    注意:a. 数0的反码也有两种形式,即

    [+0]反=00000000B

    [- 0]反=11111111B

    b. 8位二进制反码的表示范围:-127~+127

    3)补码的表示方法

    1)模的概念:把一个计量单位称之为模或模数。例如,时钟是以12进制进行计数循环的,即以12为模。在时钟上,时针加上(正拨)12的整数位或减去(反拨)12的整数位,时针的位置不变。14点钟在舍去模12后,成为(下午)2点钟(14=14-12=2)。从0点出发逆时针拨10格即减去10小时,也可看成从0点出发顺时针拨2格(加上2小时),即2点(0-10=-10=-10+12=2)。因此,在模12的前提下,-10可映射为+2。由此可见,对于一个模数为12的循环系统来说,加2和减10的效果是一样的;因此,在以12为模的系统中,凡是减10的运算都可以用加2来代替,这就把减法问题转化成加法问题了(注:计算机的硬件结构中只有加法器,所以大部分的运算都必须最终转换为加法)。10和2对模12而言互为补数。



    2)补码的表示: 正数:正数的补码和原码相同。

    负数:负数的补码则是符号位为“1”,数值部分按位取反后再在末位(最低位)加1。也就是“反码+1”。

    例如: 符号位 数值位

    [+7]补= 0 0000111 B

    [-7]补= 1 1111001 B

    补码在微型机中是一种重要的编码形式,请注意:

    a.采用补码后,可以方便地将减法运算转化成加法运算,运算过程得到简化。正数的补码即是它所表示的数的真值,而负数的补码的数值部份却不是它所表示的数的真值。采用补码进行运算,所得结果仍为补码。

    b.与原码、反码不同,数值0的补码只有一个,即 [0]补=00000000B。

    c.若字长为8位,则补码所表示的范围为-128~+127;进行补码运算时,应注意所得结果不应超过补码所能表示数的范围。

    //  -64 1100 0000   取反   1011 1111补码1100 0000

    1100 0000+1100 0000=1000 0000=-0(高位舍弃)

    -64的绝对值,即为0100 0000

    绝对值和补码相加

    0100 0000+1100 0000=0000 0000=+0

     晕了,实在弄不明白,记住以后再想吧

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