C语言中 int 型是有符号的,但也存在 unsigned int 无符号类型的,他们之间的区别是什么呢?
假如我们用
8位
来表示这个 int,在
有符号
的情况下我们需要用
头一位
来作为
符号位
,以此记录其的正负,用剩下的7位来记录数值,所以此时 int 的取值范围是
-128~127
我们知道用7位的二进制最大值是127,那为什么有符号的 int 的取值范围可以到 -128 呢?
这是因为在计算机中
负数
是以
补码
的方式存储的,因为计算机里面只有加法器,而通过使用补码我们可以仅通过使用加法器解决减法的运算(对于补码不熟悉的小伙伴可以看
这一篇博客
)如现在int是8位的情况下,在不同符号下出现了 1000 0000 和 0000 0000 两种 0 值,因为 0 是不存在两个的,所以我们把 1000 0000 并记为 -128。
而在
无符号
的情况下,因为不需要考虑正负,所以就不需要符号位的存在,此时 int 的取值范围是
0 ~ 255
因为计算机底层对
减法
采用的是
补码
的方法,所以当我们用
无符号数相减时
需要
保证结果
不是负数
,如下面的例子:
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
unsigned int u1 = 42, u2 = 10;
cout << u1 - u2 << endl; //正确,输出 32
cout << u2 - u1 << endl; //错误,输出 4294967264
return 0;
}
例子中 42 – 10 如我们所设想的那样输出了 32
但是 10 – 42 却输出了 4294967264,这就是因为计算机采用
补码来处理减法
的机制
对于10 – 42,计算机会将其转换为:
10的补码 + (-42)的补码
来计算
10 是无符号数,所以补码与原码相同为 :00000000
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00000000
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00000000
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00001010
-42 的补码是 42取反后加1的: 42:00000000
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00000000
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00000000
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00101010
取反+1后:11111111
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11111111
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11111111
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11010110
将10与-42的补码相加,溢出位舍去,得到:11111111
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11111111
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11111111
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11100000
由于该数是无符号的,所以编译器不会认为它是-32,而是把首位也算入数字表示,所以结果是
4294967264