【整型提升】_c++ char=-1-优快云博客

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本文深入探讨了计算机中整数的补码存储方式及其原因，详细介绍了原码、反码和补码的概念。通过实例分析了C语言中不同类型的char（包括有符号和无符号）在存储和转换为%d和%u时的处理过程，展示了数值在内存中的扩展和解释规则。最后，通过具体代码展示了-1和-128在不同char类型和输出格式下的表现，揭示了类型转换和位填充的影响。

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【整型提升——浅析】

1.预备知识

1.1 —整形在计算机中的存储

对于整形来说，数据在内存中是以补码的形式存储的，Why？

在计算机系统中，数值一律用补码来表示和存储。原因在于，使用补码，可以将符号位和数值域统一处理；同时和减法一样也可以统一处理（CPU只有加法器），此外，补码与源码相互转换，其运算过程是相同的，不需要额外的硬件电路。

1.2.原码、反码、补码

计算机中的符号数有三种表示方法，即源码、反码和补码。三种表示方法均有符号位和数值位两部分，符号位都是用 0 表示“正”，用 1 表示“负”，而数值位，三种方法表示各不相同。

原码：直接将二进制按照正负数的形式表示成二进制就可以了；

反码：将源码的符号位不变，其它位依次按位取反即可得到；

补码：反码 + 1 得到补码。

注：正数的原、反、补码都相同

补充： char（8bit）取值范围： -128 ~ +127 ，即 -2^(7) ~ 2^(7)-1

原 1 1000 0000 （我们可以想象该值存在寄存器里，所以第9位可以存在）

反 1 0111 1111

补 1 1000 0000

则我们规定：10000000 为 -128

2.案例分析

2.1 求解下列代码输出的结果

#include <stdio.h>

void test()
{
	 char a = -1;
	 signed char b = -1;
	 unsigned  char c = -1;
	 printf("%d %d %d\n ", a, b, c);

}

int main()
{
    test();
    system("pause");
    return 0;
}

解题思路：

Step1：求取其在计算机中存储的二进制编码（原—反—补）

Step2：添加bit位，数量根据最终类型而定，（根据变量本身类型，即添加全0 或全1 ）

Step3：解释，根据最终输出类型（无符号还是有符号）；有符号->根据Step2 二进制形式符号位，即最高位为0或1，进行输出，为0直接输出二进制；为1，二进制形式 - 1再取反。无符号（unsigned xxx）-> 直接输出

例： char a = -1;

a在计算机存储的形式（二进制）：10000001(原) ->11111110（反）->11111111（补）；
添加bit位（因为最终输出为 %d大小为4byte，所以添加之后bit 数量为 4*8bit），变量 a 类型为 char为有符号类型，则添加全1 -> 11111111 11111111 11111111 11111111 ；
解释，根据最终输出类型为%d （有符号整形），那么再看第2步结果的最高位(既符号位)为1，则最终输出为：~（11111111 11111111 11111111 11111111 - 1）-> 10000000 00000000 00000000 00000001 （十进制形式为 -1）；（signed char a为有符号类型，与char a 分析一样）

例： unsigned char c = -1;

c在计算机存储的形式（二进制）：10000001(原) ->11111110（反）->11111111（补）；
添加bit位（因为最终输出为 %d大小为4byte，所以添加之后bit 数量为 4*8bit），变量 c 类型为 unsigned char为无符号类型，则添加全0 -> 00000000 00000000 00000000 11111111；
解释，根据最终输出类型为%d （有符号整形），那么再看第2步结果的最高位(既符号位)为0，则最终输出为：00000000 00000000 00000000 11111111（十进制形式为 255）

2.2 求解下列代码输出的结果

#include <stdio.h>

void test01()
{
	 unsigned char d = -128; 
     char e = -128;
	 printf("%d %d\n ", d, e);

}

int main()
{
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

例： unsigned char d = -128;

d在计算机存储的形式（二进制）：10000000(规定)
添加bit位（因为最终输出为 %u大小为4byte，所以添加之后bit 数量为 4*8bit），变量 d 类型为 unsigned char为无符号类型，则添加全0 -> 00000000 00000000 00000000 10000000；
解释，根据最终输出类型为%u （无符号整形）直接输出 00000000 00000000 00000000 10000000（十进制形式为 128）

例： char e= -128;

d在计算机存储的形式（二进制）：10000000(规定)
添加bit位（因为最终输出为 %u大小为4byte，所以添加之后bit 数量为 4*8bit），变量 d 类型为 char为有符号类型，则添加全1 -> 11111111 11111111 11111111 10000000；
解释，根据最终输出类型为%u （无符号整形）直接输出 11111111 11111111 11111111 10000000（十进制形式为 4294967168）