我們已經知道計算機中,所有數據最終都是使用二進制數表達。
我們也已經學會如何將一個10進制數如何轉換為二進制數以及如何將如何將一個16進制數如何轉換為二進制數,詳見下圖。
不過,我們仍然沒有學習一個負數如何用二進制表達。
比如,假設有一 int 類型的數,值為5,那么,我們知道它在計算機中表示為:
00000000 00000000 00000000 00000101
5轉換成二制是101,不過int類型的數占用4字節(32位),所以前面填了一堆0。
現在想知道,-5在計算機中如何表示?
在計算機中,負數以其正值的補碼形式表達。
什么叫補碼呢?這得從原碼,反碼說起。
原碼:一個整數,按照絕對值大小轉換成的二進制數,稱為原碼。
比如 00000000 00000000 00000000 00000101 是 5的 原碼。
反碼:將二進制數按位取反,所得的新二進制數稱為原二進制數的反碼。
取反操作指:原為1,得0;原為0,得1。(1變0; 0變1)
比如:將00000000 00000000 00000000 00000101每一位取反,得11111111 11111111 11111111 11111010。
稱:11111111 11111111 11111111 11111010 是 00000000 00000000 00000000 00000101 的反碼。
反碼是相互的,所以也可稱:
11111111 11111111 11111111 11111010 和 00000000 00000000 00000000 00000101 互為反碼。
補碼:反碼加1稱為補碼。
也就是說,要得到一個數的補碼,先得到反碼,然后將反碼加上1,所得數稱為補碼。
比如:00000000 00000000 00000000 00000101 的反碼是:11111111 11111111 11111111 11111010。
那么,補碼為:
11111111 11111111 11111111 11111010 + 1 = 11111111 11111111 11111111 11111011
所以,-5 在計算機中表達為:11111111 11111111 11111111 11111011。轉換為十六進制:0xFFFFFFFB。
再舉一例,我們來看整數-1在計算機中如何表示。
假設這也是一個int類型,那么:
1、先取1的原碼:00000000 00000000 00000000 00000001
2、得反碼: 11111111 11111111 11111111 11111110
3、得補碼: 11111111 11111111 11111111 11111111
可見,-1在計算機里用二進制表達就是全1。16進制為:0xFFFFFF。