源码,反码,补码,二进制 反码求和

本文介绍了源码、反码和补码的概念,并重点探讨了二进制反码在计算校验和中的作用。在发送数据时,通过将数据按16位反码相加,接收方再进行相同操作,若结果为全1则校验和正确。反码求和避免了依赖字节序,并简化了计算过程。

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首先,什么是源码,反码,补码

原码

(1) 原码:在数值前直接加一符号位的表示法。
例如: 符号位 数值位
[+7]原= 0 0000111 B
[-7]原= 1 0000111 B
注意:a. 数0的原码有两种形式:
定点小数表示方法

定点小数表示方法

[+0]原=00000000B [ -0]原=10000000B
b. 8位二进制原码的表示范围:-127~+127

反码

(2)反码:
正数:正数的反码与原码相同。
在计算机科学中,原码、反码补码是表示有符号整数的三种二进制形式。这些编码方式主要用于解决负数在计算机中的表示与运算问题。 ### 原码 原码是最直观的二进制表示法,其中最高位被用作符号位(0代表正数,1代表负数),其余位则表示数值的大小。例如,对于一个8位系统来说,数字+5的原码表示为`00000101`,而-5的原码则是`10000101`。然而,原码存在一些缺陷,尤其是在执行加减法操作时,需要额外的逻辑来处理符号位的问题[^4]。 ### 反码 反码是对原码的一种改进。对于正数而言,其反码与其原码相同;而对于负数,则是在原码的基础上,除了符号位之外的所有位取反(即0变1,1变0)。比如,在8位系统中,-5的反码表示为`11111010`。尽管反码解决了某些情况下加减法的问题,但它仍然保留了+0和-0的概念,这导致了数据表示上的冗余。 ### 补码 补码进一步优化了反码,它不仅解决了加减法的问题,还消除了+0和-0同时存在的状况。正数的补码与原码一致,而负数的补码则是其对应的反码加1的结果。以-5为例,在8位系统中,它的补码是`11111011`。通过使用补码,可以简化硬件设计,使得计算机能够更高效地进行算术运算。例如,当我们要计算`1 - 1`时,可以通过将+1(`00000001`)与其相加得到结果`00000000`,也就是0[^4]。 ### 工作原理 在实际应用中,大多数现代计算机都采用补码来表示有符号整数。这是因为补码允许直接利用相同的电路来进行加法和减法运算,并且能够正确处理包括负数在内的所有整数运算。此外,由于补码只有一种零的形式,这也避免了可能出现的数据比较错误[^4]。 下面是一个简单的C语言示例,演示如何在一个程序中观察到变量从`char`类型提升到`int`类型时补码的变化: ```c #include <stdio.h> int main() { char a = -50; // a 的补码为 11001110 short b = a; // 提升至 short 类型 int c = a; // 提升至 int 类型 printf("%d\n", b); // 输出 -50,补码为 11111111 11001110 printf("%d\n", c); // 输出 -50,补码为 11111111 11111111 11111111 11001110 return 0; } ``` 在这个例子中可以看到,当较小类型的变量被赋值给较大类型的变量时,为了保持数值不变,会在高位填充相应的符号位,这个过程称为符号扩展或类型提升[^5]。 理解原码、反码以及补码有助于深入掌握计算机内部是如何处理数值特别是负数的,这对于学习底层编程、嵌入式系统开发等领域尤为重要。
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