整型的二进制与内存表示

最新推荐文章于 2023-08-05 22:23:15 发布

Monkey__z

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分类专栏： Java基础文章标签：二进制内存存储

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本文深入探讨整型变量的二进制和内存表示，讲解有符号二进制、内存中的补码存储，以及在位赋值、位运算中可能出现的陷阱，强调所有位操作直接作用于补码。

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这两天刷题的时候，遇到通过二进制加减法的题目，通过这道题，对整型变量有二进制表示和内存表示两个概念有了更清楚的了解。其实这里说的二进制表示就是原码表示。我们以int变量为例来看两个概念的区别。

有符号的二进制表示

最高位作为符号位
正数：最高位为0，整数零代表零
负数：最高位为1，负数零代表最大的负数，也就是-2^32

有符号数的内存表示

有符号的整数在内存中都是存储的补码。反码是原码（二进制表示的整数）除符号位以外按位取反所得。
正数：正数的补码就是本身
负数：负数的补码是他的反码加一

其实上面两个概念比较基础，但是进行位操作时，还是踩了坑。

陷阱一：位赋值/读取

int m = 0xFFFFFFFA;
int n = 0x8000000A;
System.out.println( 0xA );
System.out.println( m );
System.out.println( n );
System.out.println(Integer.toBinaryString(-5));

打印结果：
10
-6
-2147483638
11111111111111111111111111111011

说明通过位赋值时，直接给变量赋值成了补码，而不是原码。进行二进制打印时也是打印补码形式。

陷阱二：位运算

右移>> :高位补符号位
无符号右移>>>: 高位补0

int  n = 5
int  m =-5;
System.out.println(n>>1);
System.out.println(m>>1);
System.out.println(m>>>1);

打印结果：
2
-3
2147483645

-5的补码：0xFFFFFFFB（1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011）
“>>” 运算后，补码右移一位，最高位补符号位1，成为0xFFFFFFFD（1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1101 ）
“>>>” 运算后，补码右移一位，最高位补0，成为0x7FFFFFFD（0111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1101 ）

同理，进行按位取反、与或非操作时也是直接对补码进行的操作。
所以，可以得到一个结论，所有与位操作有关的都是直接对内存中的补码进行的操作。