一文搞懂原码、反码、补码
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- 发布时间:2024-11-09 01:56:54
需要声明的是,本文涉及到的数字及运算均基于 8位bit 下的值。
最高位为符号位,0代表正数,1代表负数,非符号位为该数字绝对值的二进制表示。
如:
127的原码为0111 1111
-127的原码为1111 1111
正数的反码与原码一致;
负数的反码是对原码按位取反,只是 最高位(符号位)不变 。
如:
127的反码为0111 1111
-127的反码为1000 0000
正数的补码与原码一致;
负数的补码是该数的 反码加1 。
如:
127的补码为0111 1111
-127的补码为1000 0001
总结一下就是:
下面就来探讨一下,为啥要用补码来表示数字。
如果计算机内部采用原码来表示数,那么在进行加法和减法运算的时候,需要转化为两个绝对值的加法和减法运算;
计算机既要实现加法器,又要实现减法器,代价有点大,那么可不可以只用一种类型的运算器来实现加和减的远算呢?
很容易想到的就是 化减为加 ,举一个生活中的例子来说明这个问题:
时钟一圈是360度,当然也存在365度,但其实它和5度是一样的;
相同的道理,-30度表示逆时针旋转30度,其与顺时针旋转330度是一样的;
这里数字360表示时钟的一圈,在计算机里类似的概念叫 模 ,它可以实现 化减为加 ,本质上是将 溢出的部分舍去 而不改变结果。
易得,单字节(8位)运算的模为256=2^8。
在没有符号位的情况下,127+2=129,即:
这时,我们将最高位作为符号位,计算机数字均以补码来表示,则1000 0001的原码为减1后按位取反得1111 1111,也就是-127。
也就是说,计算机里的129即表示-127,相当于模256为一圈,顺时针的129则和逆时针127即-127是一样的。
故可以得到以下结论:
负数的补码为 模减去该数的绝对值 。
如-5的补码为:
-5=256-5=251=1111 1011(二进制)
同样的,临界值-128也可以表示出来:
-128=256-128=128=1000 0000(二进制)
但是正128就会溢出了,故单字节(8位)表示的数字范围为-128--127。
最后,我们来看一下,补码是如何通过模的 溢出舍弃 操作来完成 化减为加 的!
16-5=16+(-5)=11
1 0000 1011将溢出位舍去,得0000 1011(二进制)=11。
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