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  • 为什么Byte是8位,但是却只能表示到127,而不是255?

    第一个问题:我们都知道一个二进制8位能表示的最大值是 1111 1111 == 255,但为什么最大表示到127?

    因为对于计算机来说,一个二进制的数字它的最高位是符号位,0表示正数,1表示负数。
    所以 1111 1111 表示的 -127, 而 0111 1111 表示的是127,范围区间应该是[-127,127]之间。那么第二个问题来了

    第二个问题:我们都知道一个Byte能表达的数字范围是[-128,127],那么这个-128是怎么来的呢?

    这里面就涉及到计算机的原码、反码、和补码的相关知识了。

    正数:

    原码 == 反码 == 补码
    即:原:0000 0001 ----- 反: 0000 0001 ------ 补:0000 0001

    负数:

    反码 == 原码的非符号位取反
    补码 == 反码+1

    即 原: 1000 0001 ------ 反: 1111 1110 ------ 补: 1111 1111

    原码、反码、补码都可以表示同一个数字

    计算机内部是用补码来存储一个数的

    为什么要用补码来存呢?
    既然规定了最高位是符号位,那么对于一个人来说正常的加减一个数(比如: 0010 1101 + 0111 1100, 0001 1011 - 1011 0011)可以把这个二进制转成带符号的十进制自然进行加减。
    而对于计算机来说,同样需要识别符号位来判断是要加还是要减,也就这样势必会加大计算机的复杂性。因此希望符号位也可以参与到运算中,也就是 100 - 50 == 100 + (-50)。把减法也可以转化成加法。

    这里举一个最简单的例子:

    1-1 == 1+(-1) == 0
    那如果是两个原码相加是什么样的
    0000 0001
    +
    1000 0001
    =
    1000 0010 == -2 结果肯定是不正确的

    那如果两个反码相加
    0000 0001
    +
    1111 1110
    =
    1111 1111 转成原码 就是 1000 0000 == -0 负0
    结果没有问题,但从数学的角度来说,一个整数包括负整数,0,正整数,而这里出现了负0,-0和0其实都表示0,但是这里从编码来说却出现了两个值, 1000 0000 和 0000 0000

    最后看下两个补码相加
    0000 0001
    +
    1111 1111
    =
    0000 0000 (超过8位的值被截掉) 转成原码 还是 0000 0000 =0,
    可以看出,结果不仅正确,还同时解决了正负0的问题。
    而对于补码的加运算来说,是不可能出现1000 0000的情况,因为两数相加想出现1000 0000的情况,就必然是两个正数相加(如 0000 0001 + 0111 1111 = 1000 0000),而两个正数相加是肯定不会出现负数的,所以1000 0000这个数肯定不会相加出现。

    因此计算机规定,补码:1000 0000 就表示 -128

    所以8位二进制数可表达的范围是[-2^7, 2^7-1]=[-128,127]
    所以总结一下,补码不仅能正确的运算,同时还可以多表示一个最低位,所以计算机用补码来存储数字。

    同理,16位,32位等等的其他二进制位的表示范围也就是[-2^15, 2^15-1], [-2^31, 2^31-1]



    作者:想起个帅气的头像
    链接:https://www.jianshu.com/p/d0a8ff006f5c
    來源:简书

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    最后,如果是无符号的话,byte最大可以表示255的整数

    今天比昨天晚,却比明天早
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