有符号数与无符号数

1 有符号数

1.1 有符号数的表示

有符号数在计算机内部用补码表示：

• 正数的补码为正数本身。
• 负数的补码为负数的绝对值各位取反后加1。

比如：

• 8位整数5的补码为：0000 0101
• 8位整数-7的补码为：1111 1001
• 16位整数20的补码为：0000 0000 0001 0100
• 16位整数-13的补码为：1111 1111 1111 0011

1.2 计算负数的补码的两种方法

以8位整数-7为例：

负数的绝对值各位取反后加1：

1. -7的绝对值为7，二进制为：0000 0111
2. 各位取反：1111 1000
3. 加1：1111 1001

负数的绝对值从最低位开始第一个不为0的位之后各位取反：
4. -7的绝对值为7，二进制为：0000 0111
5. 取反：1111 1001

1.3 经典的有符号数问题

下面会输出啥？

void test35()
{
	int a;

	char c = 0xaa;

	if (c == 0xaa)
	{
		cout << "c == 0xaa" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "c != 0xaa" << endl;
	}
}

我以为输出"c == 0xaa"，可是编译器却输出了"c != 0xaa"！事出反常必是我菜鸡，看看反汇编吧：

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2 无符号数

2.1 无符号数的表示方法

在计算机内部用原码表示无符号数：

• 无符号数默认为正数。
• 无符号数没有符号位。

对于固定长度的无符号数：

• MAX_VALUE + 1 ⇒ MIN_VALUE
• MIN_VALUE - 1⇒ MAX_VALUE

2.2 C语言中的signed和unsigned

C语言中的变量默认为有符号类型，我们可以使用unsigned关键字声明变量为无符号类型。

C语言中只有整数类型能够声明unsigned变量。

2.3 当无符号数遇见有符号数

当无符号数与有符号数混合计算时，会将有符号数转换为无符号数后再进行计算，结果为无符号数。

#include <stdio.h>

int main()
{
 
    unsigned int i = 5;
    int j = -10;
    
    if( (i + j) > 0 )
    {
        printf("i + j > 0\n");
    }
    else
    {
        printf("i + j <= 0\n");
    }
    
    return 0;
}

// 输出结果为：i + j > 0

2.4 错误的使用了unsigned

#include <stdio.h>

int main()
{
 
    unsigned int i = 0;
    
    for(i=9; i>=0; i--)
    {
        printf("i = %u\n", i);
    }
    
    return 0;
}

如上程序将是死循环！unsigned类型的变量永远不可能小于0。

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参考资料：

1. C语言进阶剖析教程