int的取值范围及补码概念

在计算机当中数据都是以01二进制形式存储的,而整型变量int占的是4个字节,一个字节8位,也就是32位,所以一个整型变量在计算机当中其实可以用32位的二进制来表示。
比如1这个整型变量,用二进制可以表示为(int是带符号的整型变量,所以以下第一位代表符号位,)
0000 0000 | 0000 0000 | 0000 0000 | 0000 0001 这就是正数1的原码(每8位为一个字节所以正好占4个字节) 注:正整数用原码表示,负整数用补码表示。
所以正整数在内存中的32位最大可以表示为
0111 1111 | 1111 1111 | 1111 1111 | 1111 1111 也就是2^31-1=2147483647 因为是正整数,所以第一位符号位是0;从1开始所以要减去全0这种情况。

同理-1这个负的整型变量在内存中用二进制可以表示为
1000 0000 | 0000 0000 | 0000 0000 | 0000 0001 这就是负数-1的原码,但是负整数在计算机中是用补码表示的,所以要把这个原码转化成补码,补码就是原码除符号位之外取反后加1。
1111 1111 | 1111 1111 | 1111 1111 | 1111 1110 这就是-1的反码,再对反码加1
1111 1111 | 1111 1111 | 1111 1111 | 1111 1111 这就是负数-1的补码了
那么负整数在内存中的32位最大可以表示为
1111 1111 | 1111 1111 | 1111 1111 | 1111 1111 这个是最大负整数的原码了,也就是-(2^31-1)=-2147483647那么为什么范围是-2147483648开始呢???
1000 0000 | 0000 0000 | 0000 0000 | 0000 0001 这个是最大负整数对应的补码了,那么还有一种情况没有包含进去,就是当补码是全0的情况,也就是-0这种情况,在二进制中0可以表示为-0和+0这两种情况,但是0只有一个,所以取-0这种情况,
当这个最小负整数的补码除符号位外全是0的时候,就是-0的原码了,所以-0是最小的那个数,也就是-2147483648,但其实这个数在内存中并不存在原码,这个补码也不是真正的补码,真正的补码是
1 1000 0000 | 0000 0000 | 0000 0000 | 0000 0000 已经溢出了

<think>嗯,用户之前问了关于蓝桥杯单片机的问题,现在转而询问Keil4中long int取值范围。可能需要先确认用户的使用场景。蓝桥杯比赛常用单片机,比如51系列或者STM32,不同的单片机架构在Keil4中使用的编译器可能不同,进而影响数据类型的取值范围。 首先,Keil4本身是一个IDE,但具体的C编译器会根据目标芯片不同而变化。对于51单片机,通常使用C51编译器;而对于ARM架构如STM32,可能使用ARMCC或Clang。不同的编译器对数据类型的处理可能不同。 用户提到的是long int,但需要明确是C51还是ARM编译器下的情况。在C51中,long int通常是4字节,范围是-2,147,483,648到2,147,483,647。而如果是ARM编译器,可能也是类似的,但需要确认是否使用了不同的编译选项,比如是否启用了C99标准或者不同的数据模型。 此外,用户可能是在编程时遇到了溢出或者数值不准确的问题,需要了解数据类型的范围来避免错误。需要提醒用户注意不同编译器下的差异,以及可能的隐式类型转换问题。 另外,用户之前的询问涉及硬件相关的电压值,现在转向软件开发环境的数据类型,可能是在项目中同时涉及硬件和软件调试。需要给出明确的取值范围,并建议查阅编译器文档以确认,同时举例说明如何验证,比如使用sizeof运算符或者查看limits.h头文件。 需要确保回答准确,避免混淆不同编译器的差异,同时提供实际的例子帮助用户理解。可能用户对C语言的数据类型在嵌入式系统中的具体实现不太熟悉,因此需要详细解释,并强调编译器的影响。</think>在 **Keil μVision 4**(Keil4)中,`long int` 的取值范围与**编译器类型**和**目标芯片架构**密切相关。以下是详细解析: --- ### 一、核心结论 - **Keil C51 编译器**(用于 51 单片机): `long int` 为 **4 字节**,取值范围:**-2,147,483,648 ~ 2,147,483,647** (即 $-2^{31} \sim 2^{31}-1$)。 - **Keil ARM 编译器**(如 ARMCC,用于 Cortex-M 系列): `long int` 为 **4 字节**,取值范围与 C51 相同(标准 C 语言规范)。 --- ### 二、详细说明 #### 1. **Keil C51 编译器(8051 单片机)** - **数据类型定义**: - `long int`:4 字节(32 位),有符号整数。 - 二进制补码表示,最高位为符号位。 - **范围公式**: $$ -2^{31} \leq \text{值} \leq 2^{31}-1 $$ 即 **-2,147,483,648 ~ 2,147,483,647**。 - **验证方法**: 在代码中添加以下语句,观察编译结果或运行时行为: ```c #include <limits.h> printf("LONG_MIN=%ld, LONG_MAX=%ld", LONG_MIN, LONG_MAX); ``` #### 2. **Keil ARM 编译器(Cortex-M 系列)** - **遵循 C 标准**: `long int` 严格遵循 **ISO C 标准**,定义与 C51 一致(4 字节,相同取值范围)。 - **扩展支持**: 若需更大范围,可使用 `long long int`(8 字节,范围 $-2^{63} \sim 2^{63}-1$)。 --- ### 三、常见问题 #### 1. **为什么不是 8 字节?** - `long int` 在 **嵌入式系统** 中通常定义为 4 字节,以节省内存和提升效率。 - 若需 8 字节整数,需使用 `long long int`(注意兼容性)。 #### 2. **跨平台移植风险** - 在 PC 编程(如 Visual Studio)中,`long int` 可能为 8 字节(64 位系统)。 - **建议**:使用 `<stdint.h>` 中的明确类型(如 `int32_t`、`int64_t`)避免歧义。 #### 3. **隐式类型转换问题** - 若赋值超出 `long int` 范围,会触发**溢出**(编译器可能不报错,但数值错误)。 - 示例: ```c long int a = 2147483648; // 超出最大值,实际值变为 -2,147,483,648 ``` --- ### 四、总结 - **Keil4 中 `long int` 的固定范围**: **-2,147,483,648 ~ 2,147,483,647**(4 字节)。 - **关键依赖**: 编译器类型(C51 或 ARM)不影响 `long int` 的定义,但需注意芯片资源限制。 - **推荐实践**: - 需要大范围整数时,使用 `long long int`; - 严格使用 `<stdint.h>` 类型保证代码可移植性。
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