C語言之有符號數和無符號數

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我們知道，在C語言中存在無符號數和有符號數（一些進階語言如Java裡面是沒有無符號數的），但是對於電腦而言，其本身並不區別有符號數和無符號數，因為在電腦裡面都是0或者1，但是在我們的實際使用中有時候需要使用有符號數來表示一個整數，因此我們規定，當最高位為1的時，表示為負數，最高位為0時，表示為正數。

1：有符號數和無符號數在數值上的區別。

有符號數的最高位用來表示符號，所以在最大的數值上，有符號數的最大值小於無符號數。以一個位元組為例：

有符號數的取值範圍為：-128 — 0 — 127

無符號數的取值範圍為：0 — 255

2：正數和負數的轉換

轉換關係為：負數（正數） = 正數（負數）的補碼 + 1;

例如：

5  = 0000 0101

-5 = 1111 1011

實際的計算：

最大值 - 當前值 +1；

0xFF -5 +1 = -5(1111 1011)

0xFF -(-5) +1 = 5(0000 0101)

3：正負數在電腦中的儲存

在電腦中，並不存在所謂正負，具體看下面的代碼

int main(void)
 {
        int x = -1;
         int i = 0;
      unsigned int ux = (unsigned)x;
        for(i = 0;i<32;i++)
         {
                 ux = ux >> i;
                if((ux & 0x01) == 0)
                         printf("%d = 1\r\n",i);
         }

    ux = (unsigned) x；

    printf("ux = %d \n",ux);

    printf("ux = %u \n",ux);

}

運行結果為：

111111111（32個1）

ux = -1

ux = 4294967295

原因是，當我們將 -1 通過強制類型轉換賦值給ux時，此時ux變數所對應的地址，所存放的值是-1，也就是0xFFFFFFFF，也就是說，從儲存的角度上講，-1和4294967295在電腦的儲存值都是0xFFFFFFFF，關鍵是你按怎樣的方式去解析，

ux = -1；此時我們是按%d也就是有符號整形的方式去解析這個儲存空間所對應的值，所以得到的解析結果是-1；

ux = 4294967295，此時我們是按%u也就是無符號整形的方式去解析這個儲存空間的值，所以得到的最高位就是數值位，而不是符號位。

解析過程如下，這裡假設int類型為一個位元組（4個位元組也是一樣的原理，只是數值更大而已）

權	255		-1
	位	值	位	值
1	1	1	1	1
2	1	2	1	2
4	1	4	1	4
8	1	8	1	8
16	1	16	1	16
32	1	32	1	32
64	1	64	1	64
128	1	128	1	-128

所以

-1 = 1+2+4+8+16+32+64+（-128）

255 = 1+2+4+8+16+32+64+128

綜上所述，電腦中的儲存方式並不區分正負，關鍵在於程式員用什麼方式去解析這Block Storage空間（地址）的值。

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