C++有符号和无符号数

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近期调串口通信时，碰到了有符号和无符号数转换问题，在此小结下：

关于“无符号负数”的显示

所谓“无符号负数” ：这里是指将负数赋值给无符号类型变量

负数，无论是赋值给有符号数，还是无符号数，内存中二进制的表示形式是一样的；显示成有符号还是无符号，是根据printf的格式化参数来决定的。

%d是按照有符号输出，%u是按照无符号输出。

u_int32_t a = -100;
u_int32_t b = u_int32_t(-100);

printf("a =  %d !\n", a);
printf("b =  %d !\n", b);
printf("u =  %u !\n", a);
printf("u =  %u !\n", b);


//输出：
a =  -100 !
b =  -100 !
u =  4294967196 !
u =  4294967196 !

用unsigned定义变量，在C语言运算时有用。譬如位移运算，无符号数右移时，高位补充0，如果是有符号数右移，高位补充的是符号位的值（负数的符号位是1，正数的符号位是0）。

关于负数的二进制表示：

在二进制码中，为了区分正负数，采用最高位是符号位的方法来区分，正数的符号位为0、负数的符号位为1。剩下的就是这个数的绝对值部分，可以采用原码、反码、补码3种形式来表示绝对值部分。

但对于二进制运算而言，原码的运算不够方便，当两个数相加时，先要判断这两个数的符号是否相同，符号不同的话，还要判断哪一个数的绝对值更大。所以在计算机中，通常都是采用补码形式。正整数的补码与原码形式相同，例如+7的8位二进制补码是00000111；而负整数的补码则可以通过下列方式得到：将这个负整数的绝对值求反加1，连同符号位1一起表示就可以了。例如-7的8位二进制补码：将-7的绝对值7求反加1得1111001，连同符号位1一起就是11111001。

关于“无符号负数”的类型转换问题：

位运算丢失符号位：

u_int32_t c = -100;
u_int16_t d_16 = (c & 0xFF00);

printf("c =  %d !\n", c);
printf("d_16 =  %d !\n", d_16);

//输出：
c =  -100 !
d_16 =  65280 !//负数的低16位和0xFF00与运算，结果赋值给d_16；丢失了符号位，所以很大。

截断，丢失符号位：

u_int32_t c = -100;
u_int16_t e_16 = c;
printf("e_16 =  %d !\n", e_16);

//输出
e_16 =  65436 ! //发生截断，丢失了符号位，所以很大。