最近在刷C和指針的題目,刷到一題需要補碼的知識,在自己腦子里面一搜羅,發現概念已經有些模糊了。剛好播客的申請通過了,就來試試水吧!
我們平時一起共事小伙伴總喜歡開一個玩笑,我給你一把沙子你給我造一台電腦出來! 想想也確實,計算機的核心元件也就是沙子變來的,難道這就是道家的三生萬物的思想?
呵呵,扯遠了啊。
言歸正傳,沙子可以說組成了計算機的體魄,那計算機的思想,靈魂本質是由什么組成的呢? 今天的主角來了:二進制!這篇文章我們不說那些太虛太高大上的東西(實際上我也說不出什么233)。就簡單說說 數字 在計算機內部是怎么用二進制表示的吧。
首先提幾個概念: 原碼,反碼,補碼
原碼是什么?
原碼就是早期用來表示數字的一種方式: 一個正數,轉換為二進制位就是這個正數的原碼。負數的絕對值轉換成二進制位然后在高位補1就是這個負數的原碼
舉例說明:
int類型的 3 的原碼是 11B(B表示二進制位), 在32位機器上占四個字節,那么高位補零就得:
00000000 00000000 00000000 00000011
int類型的 -3 的絕對值的二進制位就是上面的 11B 展開后高位補零就得:
10000000 00000000 00000000 00000011
但是原碼有幾個缺點,零分兩種 +0 和 -0 。很奇怪是吧!還有,在進行不同符號的加法運算或者同符號的減法運算的時候,不能直接判斷出結果的正負。你需要將兩個值的絕對值進行比較,然后進行加減操作 ,最后符號位由絕對值大的決定。於是反碼就產生了。
反碼是什么 ?
正數的反碼就是原碼,負數的反碼等於原碼除符號位以外所有的位取反
舉例說明:
int類型的 3 的反碼是
00000000 00000000 00000000 00000011
和原碼一樣沒什么可說的
int類型的 -3 的反碼是
11111111 11111111 11111111 11111100
除開符號位 所有位 取反
解決了加減運算的問題,但還是有正負零之分,然后就到補碼了
補碼是什么?
正數的補碼與原碼相同,負數的補碼為 其原碼除符號位外所有位取反(得到反碼了),然后最低位加1.
還是舉例說明:
int類型的 3 的補碼是:
00000000 00000000 00000000 00000011
int類型的 -3 的補碼是
11111111 11111111 1111111 11111101
就是其反碼加1
最后總結一下:
正數的反碼和補碼都與原碼相同。
負數的反碼為對該數的原碼除符號位外各位取反。
負數的補碼為對該數的原碼除符號位外各位取反,然后在最后一位加1
各自的優缺點:
原碼最好理解了,但是加減法不夠方便,還有兩個零。。
反碼稍微困難一些,解決了加減法的問題,但還是有有個零
補碼理解困難,其他就沒什么缺點了