C++负数的⼆进制表⽰
问题: 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。
-5在计算机中如何表⽰?
在计算机中,
正数是直接⽤原码表⽰的,如单字节5,在计算机中就表⽰为:0000 0101。
负数以其正值的补码形式表⽰,如单字节-5,在计算机中表⽰为1111 1011。
什么叫补码呢?这得从原码,反码说起。
原码:
⼀个正数的原码,是按照绝对值⼤⼩转换成的⼆进制数;
⼀个负数的原码,是按照绝对值⼤⼩转换成的⼆进制数,然后最⾼位补1。
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:
负数二进制补码运算法则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。
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、先取-1的原码: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
问题:
x为int类型,为什么 -x=!x+1 ?
原因:
由于x为⼀任意int型正整数,左边-x表⽰取x的相反数后的⼆进制形式,右式 !x+1 表⽰先将x的⼆进制按位取反后再加⼀得到的⼆进制形式。所以左右两个⼆进制相同。
在计算机中,负数以原码的补码形式表达。
总结
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。
3. 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
概念
1. 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。
2. 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。
3. 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.
4. 正零和负零的补码相同,[+0]补=[-0]补=0000 0000B
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