原码、反码、补码的学习窍门

本文详细介绍了定点小数和定点整数的原码、反码、补码表示方法,并通过实例对比了不同编码方式的特点和适用场景。特别是对于补码表示0和-1的特殊处理进行了说明。

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首先要明确,定点小数、定点整数均可用这三种编码来表示,在学习这几种编码时有下述两个技巧:

技巧一

     不管是定点小数、定点整数,编码总位数相同的情况下,补码的表数个数总比原码、反码多一个,原因在于,真值0对应的原码、反码有两个编码(对应负零和正零),而真值0的补码只有一个。这就造成了同等条件下,补码的表数范围跟其他两种不一样,例如,当总编码位数(包含符号位)为8时,补码的表数范围为:-27≤X≤27-1,而原码、反码的表数范围为:-27-1≤X≤27-1。因此,此时,27=128有补码,却没有原码、反码。作为一种特例,真值“-1”被纳入定点小数补码的表数范围中,即定点小数补码的表数范围为:-1≤X<1,而定点小数原码、反码的表数范围为::-1<X<1(不包含-1)。

技巧二

     不管是定点小数、定点整数,在求各种编码时,都可遵循以下原则:正数的原码、反码、补码的符号位均为0原码、反码、补码数值位均为数值本身;负数的原码、反码、补码的符号位均为1,原码的数值位为数值本身,反码的数值位为数值本身(即原码数值位)各位取反,而补码的数值位是在反码数值位的基础加1若数值最高位有进位则丢弃(不向符号位进位)。

例如,当编码总位数为8时有:

+127的原码、反码、补码都为:0 1111111。

-127的原码、反码、补码依次为:1 1111111、1 0000000、1 0000001。

+0、-0的原码分别为:0 0000000、1 0000000,均对应真值0。

由于“编码总位数为8”的限制,真值-128无法用原码、反码来表示,似乎不能用上述规则来求解补码,但实际上是可行的——只要不管它的最高位即可,操作办法如下:

将128化为二进制为:1 0000000,最高位为1,可以只对舍去最高位后剩余的7位进行处理即可,首先取反得:1111111,加1得:1 0000000,最高位有进位需丢弃,即得:0000000,加上符号位就得补码:1 0000000。

又如,当编码总位数为4时,真值X=+0.101的原码、反码、补码均为:0 101。

真值X=-0.101的原码、反码、补码依次为:1 101、1 010、1 011。

同理,特例,-1的补码为:1 000。

在定点小数中,小数点隐含在第一位编码和第二位编码之间。

                                                                  来源:刘智成原创

首先,我们需要了解如何将十进制转换成二进制的原码反码补码。 1. **原码**:正数直接表示,负数则最高位为1(对于有符号整数)。 - **95 (十进制)**: 原码 = 000001010101(因为95在8位内,不足8位补0) - **-131 (十进制)**: 原码 = 111110100011 (负数最高位为1) 2. **反码**:对原码取反,然后加1(对于有符号整数)。负数的反码是除符号位外全变1。 - **95 (十进制)**: 反码 = 111110101010 (+95的反码) - **-131 (十进制)**: 反码 = 000001011100 (-131的反码) 3. **补码**:也是对原码取反,然后加1,但对于负数,有一个特殊情况:零的补码等于其本身。 - **95 (十进制)**: 补码 = 111110101010 (+95的补码,无需调整) - **-131 (十进制)**: 补码 = 000001011101 (-131的补码,注意最后一位由1变为0) 4. **浮点数的原码反码补码**: - **0.125 (十进制)**: 由于是小数,通常会采用偏移二进制表示法,即在最高位后面跟上实际值的二进制。0.125 = 1 / 8 = 0.00011001... - 原码 = 000000000000011001000... (保留足够位数) - 反码 = 11111111111110011111100... (先取反再加1) - 补码 = 11111111111110011111100... (小数部分不变,不需要加1) - **-0.875 (十进制)**: 同样是小数,可以将其转化为二进制形式 -0.125 * 8 = -1 = -1000... - 原码 = 100000000000001110000... (带符号,注意最左一位) - 反码 = 01111111111111000111100... (先取反再加1) - 补码 = 01111111111111000111100... (小数部分不变,不需要加1)
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