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C语言/C++编程学习之二进制原码、反码和补码

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小辰带你看世界
2018.05.17 22:46 字数 2451

C语言是面向过程的,而C++是面向对象的

C和C++的区别:

C是一个结构化语言,它的重点在于算法和数据结构。C程序的设计首要考虑的是如何通过一个过程,对输入(或环境条件)进行运算处理得到输出(或实现过程(事务)控制)。

C++,首要考虑的是如何构造一个对象模型,让这个模型能够契合与之对应的问题域,这样就可以通过获取对象的状态信息得到输出或实现过程(事务)控制。 所以C与C++的最大区别在于它们的用于解决问题的思想方法不一样。之所以说C++比C更先进,是因为“ 设计这个概念已经被融入到C++之中 ”。

C与C++的最大区别:在于它们的用于解决问题的思想方法不一样。之所以说C++比C更先进,是因为“ 设计这个概念已经被融入到C++之中 ”,而就语言本身而言,在C中更多的是算法的概念。那么是不是C就不重要了,错!算法是程序设计的基础,好的设计如果没有好的算法,一样不行。而且,“C加上好的设计”也能写出非常好的东西。

概述

  在计算机内,有符号数有3种表示法:原码、反码和补码。

在计算机中,数据是以补码的形式存储的,所以补码在c语言的教学中有比较重要的地位,而讲解补码必须涉及到原码、反码。

详细释义

所谓原码就是二进制定点表示法,即最高位为符号位,“0”表示正,“1”表示负,其余位表示数值的大小。

反码表示法规定:正数的反码与其原码相同;负数的反码是对其原码逐位取反,但符号位除外。

补码表示法规定:正数的补码与其原码相同;负数的补码是在其反码的末位加1。

原码、反码和补码的表示方法

定点整数表示法

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定点小数小时法

反码

正数:正数的反码与原码相同。

负数:负数的反码,符号位为“1”,数值部分按位取反。

例如: 符号位 数值位

[+7]反= 0 0000111 B

[-7]反= 1 1111000 B

注意:

a. 数0的反码也有两种形式,即

[+0]反=00000000B

[- 0]反=11111111B

b. 8位二进制反码的表示范围:-127~+127

原码

在数值前直接加一符号位的表示法。

例如: 符号位 数值位

[+7]原= 0 0000111 B

[-7]原= 1 0000111 B

注意:

数0的原码有两种形式:

[+0]原= 00000000B

[-0]原= 10000000B

位二进制原码的表示范围:-127~+127

补码

1)模的概念:把一个计量单位称之为模或模数。

例如,时钟是以12进制进行计数循环的,即以12为模。在时钟上,时针加上(正拨)12的整数位或减去(反拨)12的整数位,时针的位置不变。

对于一个模数为12的循环系统来说,加2和减10的效果是一样的;因此,在以12为模的系统中,凡是减10的运算都可以用加2来代替,这就把减法问题转化成加法问题了(注:计算机的硬件结构中只有加法器,所以大部分的运算都必须最终转换为加法)。

10和2对模12而言互为补数。

同理,计算机的运算部件与寄存器都有一定字长的限制(假设字长为8),因此它的运算也是一种模运算。当计数器计满8位也就是256个数后会产生溢出,又从头开始计数。产生溢出的量就是计数器的模,显然,8位二进制数,它的模数为2^8=256。在计算中,两个互补的数称为“补码”。

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2)补码的表示:

正数:正数的补码和原码相同。

负数:负数的补码则是符号位为“1”。并且,这个“1”既是符号位,也是数值位。数值部分按位取反后再在末位(最低位)加1。也就是“反码+1”。

例如: 符号位 数值位

[+7]补= 0 0000111 B

[-7]补= 1 1111001 B

补码在微型机中是一种重要的编码形式,请注意:

a. 采用补码后,可以方便地将减法运算转化成加法运算,运算过程得到简化。

正数的补码即是它所表示的数的真值,而负数的补码的数值部份却不是它所表示的数的真值。

采用补码进行运算,所得结果仍为补码。

b. 与原码、反码不同,数值0的补码只有一个,即

[0]补=00000000B。

若字长为8位,则补码所表示的范围为-128~+127;进行补码运算时,应注意所得结果不应超过补码所能表示数的范围。

原码、反码和补码之间的转换

由于正数的原码、补码、反码表示方法均相同,不需转换。

在此,仅以负数情况分析。

(1) 已知原码,求补码。

例:已知某数X的原码为10110100B,试求X的补码和反码

解:由[X]原=10110100B知,X为负数。求其反码时,符号位不变,数值部分按位求反;求其补码时,再在其反码的末位加1。

1 0 1 1 0 1 0 0 原码

1 1 0 0 1 0 1 1 反码,符号位不变,数值位取反

1 1 0 0 1 1 0 0 补码,符号位不变,数值位取反+1

故:[X]补=11001100B,[X]反=11001011B。

(2) 已知补码,求原码。

分析:按照求负数补码的逆过程,数值部分应是最低位减1,然后取反。但是对二进制数来说,先减1后取反和先取反后加1得到的结果是一样的,故仍可采用取反加1 有方法。

例:已知某数X的补码11101110B,试求其原码。

解:由[X]补=11101110B知,X为负数。

1 1 1 0 1 1 1 0 补码

1 1 1 0 1 1 0 1 反码(符号位不变,数值位取反加1)

1 0 0 1 0 0 1 0 原码(符号位不变,数值位取反)

关于补码的补充例子:

一个正的整数的补码就是这个整数变成二进制的值。

举例:一个int型变量i=10,其二进制补码就是0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010(0x0000000A)

2. 一个负整数的二进制补码,就是该负数的绝对值所对应的补码全部取反后加1.

举例:int i=-10的补码如何求得:

先求-10的绝对值10的补码是0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010(0x0000000A);

再将求得的补码取反: 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0101

再将取反后得到的补码加1: 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0101 + 1

即可得到-10的二进制补码: 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110(0xFFFFFFF6)

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3. +0和-0的二进制补码都是0

首先+0的二进制补码是0;

-0的二进制补码是+0的二进制补码取反后加1,+0的二进制补码为0,取反后为FFFFFFFF,加1后还是0

原码和反码在数值0都有二意,唯有补码在数值0是唯一的码值!

这些是C/C++能做的

服务器开发工程师、人工智能、云计算工程师、信息安全(黑客反黑客)、大数据 、数据平台、嵌入式工程师、流媒体服务器、数据控解、图像处理、音频视频开发工程师、游戏服务器、分布式系统、游戏辅助等

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