整数在内存中的存储
整数的2进制表示法有三种,即:原码、反码和补码
有符号的整数,三种表示方法均有符号位和数值位两部分,符号位都是用0表示“正”,用1表示“负”,最高位的⼀位是被当做符号位,剩余的都是数值位。
正整数的原、反、补码都相同。
负整数的三种表示方法各不相同。
原码:直接将数值按照正负数的形式翻译成二进制得到的就是原码。
反码:将原码的符号位不变,其他位依次按位取反就可以得到反码。
补码:反码+1就得到补码。
对于整形来说:数据存放内存中其实存放的是补码。
为什么呢?
在计算机系统中,数值⼀律用补码来表示和存储。
原因在于,使用补码,可以将符号位和数值域统⼀处理;
同时,加法和减法也可以统一处理(CPU只有加法器)此外,补码与原码相互转换,其运算过程是相同的,不需要额外的硬件电路。
整型提升
C语言中整型算术运算总是至少以缺省(默认)整型类型的精度来进行的。
为了获得这个精度,表达式中的字符和短整型操作数在使⽤之前被转换为普通整型,这种转换称为整型提升。
整型提升的意义
表达式的整型运算要在CPU的相应运算器件内执行,CPU内整型运算器(ALU)的操作数的字节长度一般就是int的字节长度,同时也是CPU的通用寄存器的长度。
因此,即使两个char类型的相加,在CPU执行时实际上也要先转换为CPU内整型操作数的标准长度。
通用CPU(general-purpose CPU)是难以直接实现两个8比特字节直接相加运算(虽然机器指令中可能有这种字节相加指令)。所以,表达式中各种长度可能小于int长度的整型值,都必须先转换为int或unsigned int,然后才能送入CPU去执行运算。
例如:
char a,b,c;
...
a = b + c;
b和c的值被提升为普通整型,然后再执行加法运算。
加法运算完成之后,结果将被截断,然后再存储于a中。
如何进行整体提升呢?
1. 有符号整数提升是按照变量的数据类型的符号位来提升的
2. 无符号整数提升,高位补0
解释如下:
char c1 = -1;
变量c1的⼆进制位(补码)中只有8个⽐特位:
1111111
因为 char 为有符号的 char
所以整形提升的时候,⾼位补充符号位,即为1
提升之后的结果是:
11111111111111111111111111111111
//正数的整形提升
char c2 = 1;
变量c2的⼆进制位(补码)中只有8个⽐特位:
00000001
因为 char 为有符号的 char
所以整形提升的时候,⾼位补充符号位,即为0
提升之后的结果是:
00000000000000000000000000000001
//⽆符号整形提升,⾼位补0
整形提升的实例
#include <stdio.h>
int main()
{
char a= -1;
signed char b=-1;
unsigned char c=-1;
printf("a=%d,b=%d,c=%d",a,b,c);
return 0;
}
解析如下:
笔者水平有限,不足之处还请各位大佬多指教。
标签:符号,补码,提升,char,详解,整型,CPU,内存 From: https://blog.csdn.net/2301_82213854/article/details/142031490