如题,在整数运算中总是不清楚某个数的取反和反码到底有什么区别,遂写下此博客,有参考的地方在文末中会贴出出处。在阅读本文章之后会对你了解计算机中一些基础有所帮助,文章包括原码、反码和补码以及运算解释,尽可能做到通俗易懂!
在解决问题之前先捋清楚以下知识点
计算机"眼中"的数字
二进制数与十进制数一样有正负之 分,我们平常书写的时候可以用“+”和“-”来表示数据的符号,这种数据的书写格式也叫做真值。由于数据只有正数、负数两种符号,因此计算机中很自然就采用二进制中的0和1来表示数据的符号,由符号和数值一起编码表示的二进制称为机器数或机器码。
机器数:
比如,十进制中的数 +3 ,计算机字长为8位,转换成二进制就是00000011。如果是 -3 ,就是 10000011 。
那么,这里的 00000011 和 10000011 就是机器数。
真值:
因为第一位是符号位,所以机器数的形式值就不等于真正的数值。例如上面的有符号数 10000011,其最高位1代表负,其真正数值是 -3 而不是形式值131(10000011转换成十进制等于131)。所以,为区别起见,将带符号位的机器数对应的真正数值称为机器数的真值。
例:0000 0001的真值 = +000 0001 = +1,1000 0001的真值 = –000 0001 = –1
原码、反码、补码及其运算
原码:
原码就是符号位加上真值的绝对值, 即用第一位表示符号, 其余位表示值. 比如如果是8位二进制:
[+5]原 = 0000 0101
[-5]原 = 1000 0101
第一位是符号位. 因为第一位是符号位, 所以8位二进制数的取值范围就是:
[1111 1111 , 0111 1111]
即
[-127 , 127]
原码是对人来说很直观,也很熟悉
反码:
反码的表示方法是:
正数的反码是其本身
负数的反码是在其原码的基础上, 符号位不变,其余各个位取反
[+1]=[00000001]原 = [00000001]反
[-1]=[10000001]原 = [11111110]反
可见如果一个反码表示的是负数, 人脑无法直观的看出来它的数值. 通常要将其转换成原码再计算
补码:
计算机中通常是用补码来进行运算的,在了解什么是补码之前先简要概括出补码是怎么表示的
补码的表示方法是:
正数的补码就是其本身
负数的补码是在其原码的基础上, 符号位不变, 其余各位取反, 最后+1. (即在反码的基础上+1)
[+1] = [00000001]原 = [00000001]反 = [00000001]补
[-1] = [10000001]原 = [11111110]反 = [11111111]补
对于负数, 补码表示方式也是人脑无法直观看出其数值的. 通常也需要转换成原码在计算其数值
补码亦可以从时钟来了解,在我们日常中时钟最大为12个小时,那我们怎么表示超过12点的时间呢,这就运用到模的概念了
解决123按位取反是多少的问题
整数在计算机中是以二进制的补码存放的
123为正整数,其原码、反码和补码都是x=0111 1011
按位取反即是x=1000 0100转换为十进制是-124
得出结果是~123=-124