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unsigned中無(wú)符號(hào)是什么詳析

更新時(shí)間：2023年01月09日 11:23:44 作者：Jambo!

unsigned為“無(wú)符號(hào)”的意思,unsigned,zerofill既為非負(fù)數(shù),用此類型可以增加數(shù)據(jù)長(zhǎng)度,下面這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于unsigned中無(wú)符號(hào)是什么的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

前言

想要弄清什么是無(wú)符號(hào)，什么是有符號(hào)，就需要先知道數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)是如何存儲(chǔ)的

數(shù)據(jù)是如何儲(chǔ)存的

在計(jì)算機(jī)內(nèi)，數(shù)據(jù)都是以二進(jìn)制的零一串的形式儲(chǔ)存的，并且稱帶符號(hào)的二進(jìn)制數(shù)稱為機(jī)器數(shù)
整數(shù)機(jī)器數(shù)有3種形式：原碼、反碼、補(bǔ)碼

二進(jìn)制的最高位是符號(hào)位：0代表正數(shù)，1代表負(fù)數(shù)。“無(wú)符號(hào)”和“有符號(hào)“中的”符號(hào)“就值得是這個(gè)符號(hào)位。
按照一個(gè)數(shù)的正負(fù)，直接寫出它的二進(jìn)制表示形式就是原碼
正數(shù)的原碼、反碼、補(bǔ)碼是相同的
負(fù)數(shù)的原碼、反碼、補(bǔ)碼要經(jīng)過(guò)計(jì)算的
- 反碼：原碼的符號(hào)位不變，其他位按位取反
- 補(bǔ)碼：反碼+1
在內(nèi)存中存儲(chǔ)的形式是補(bǔ)碼

int n = 10，整形占四個(gè)字節(jié)（32bit）
00000000000000000000000000001010 原碼
00000000000000000000000000001010 反碼
00000000000000000000000000001010 補(bǔ)碼
int n = -10
10000000000000000000000000001010 原碼
111111111111111111111111111111110101 反碼
111111111111111111111111111111110110 補(bǔ)碼

什么叫無(wú)符號(hào)

前面已經(jīng)知道，數(shù)據(jù)是以二進(jìn)制的形式儲(chǔ)存在內(nèi)存之中，并且二進(jìn)制的最高位為符號(hào)位

在C語(yǔ)言中，將基本數(shù)據(jù)類型劃分為signed(有符號(hào))和unsigned(無(wú)符號(hào))兩類
在signed類中，有符號(hào)，顧名思義就是二進(jìn)制的最高位代表著符號(hào)位，即0位正數(shù)，1為負(fù)數(shù)。
而在unsigned中，無(wú)符號(hào)，就是二進(jìn)制的最高位不是符號(hào)位，它是0或1并不代表著這個(gè)二進(jìn)制數(shù)為正或負(fù)

初始化變量int a = 10它等價(jià)于signed int a =10因?yàn)殛P(guān)鍵字signed在定義的時(shí)候可以省略，C語(yǔ)言中默認(rèn)是有符號(hào)數(shù)所以我們以往定義的整形變量都是有符號(hào)數(shù)字
如果想要定義一個(gè)無(wú)符號(hào)數(shù)，就必須加關(guān)鍵字unsigned，定義一個(gè)無(wú)符號(hào)的10：unsigned int a = 10
這里需要注意的一點(diǎn)是：因?yàn)闊o(wú)符號(hào)數(shù)字沒(méi)有符號(hào)位這個(gè)概念，數(shù)字連符號(hào)都沒(méi)有了沒(méi)有正負(fù)之分，所以它只能表示正數(shù)
但是無(wú)符號(hào)數(shù)字也能存放負(fù)數(shù)，這點(diǎn)是無(wú)符號(hào)數(shù)字中最”妙“的點(diǎn)

接下來(lái)用unsigned int a = 10和unsigned int a = -10舉例進(jìn)行介紹

10為正數(shù)，三碼都一樣，所以10的補(bǔ)碼為00000000000000000000000000001010 ，表面上看有無(wú)符號(hào)的10的補(bǔ)碼都一致，但是本質(zhì)上無(wú)符號(hào)的最高位不是符號(hào)位

-10的原碼為10000000000000000000000000001010
原碼除了符號(hào)位，其他取反加1得到反碼：111111111111111111111111111111110101
反碼加1得到補(bǔ)碼：111111111111111111111111111111110110
unsigned int a = -10然后把-10的補(bǔ)碼存到a中，所以此時(shí)無(wú)符號(hào)變量a中存放著：111111111111111111111111111111110110

因?yàn)?code>a為無(wú)符號(hào)變量，所以111111111111111111111111111111110110的最好位1不代表著符號(hào)，所以a的本質(zhì)就是一個(gè)正數(shù)，正數(shù)原碼、補(bǔ)碼、反碼相同，所以111111111111111111111111111111110110就是a所表示數(shù)字的原碼，所以輸出時(shí)，就會(huì)把這個(gè)二進(jìn)制序列直接輸出。

接下來(lái)輸出一下無(wú)符號(hào)a的值：

int main()
{
	unsigned int a = -10;
	printf("%u\n", a);  //無(wú)符號(hào)的數(shù)用%u輸出
	return 0;
}

結(jié)果為：

這是一個(gè)很大的數(shù)，我們用計(jì)算器驗(yàn)證一下二進(jìn)制序列111111111111111111111111111111110110的十進(jìn)制數(shù)是多少：

所以無(wú)符號(hào)a輸出的結(jié)果就是以-10的補(bǔ)碼為原碼的正數(shù)的十進(jìn)制

例題

例1

一下代碼的結(jié)果是：

#include <stdio.h>
int i;
int main()
{
    i--;
    if (i > sizeof(i))
    {
        printf(">\n");
    }
    else
    {
        printf("<\n");
    }
    return 0; 
}

A.>
B.<
C.不輸出
D.程序有問(wèn)題

在C語(yǔ)言中，全局變量，沒(méi)有初始化，默認(rèn)為0，i--后，i結(jié)果為-1，sizeof(i)按照i類型大小是4，所以按照此分析，結(jié)果應(yīng)為B，但B選項(xiàng)是錯(cuò)誤的

正確選項(xiàng)其實(shí)為A

因?yàn)?code>sizeof返回值類型為無(wú)符號(hào)整形,因此編譯器會(huì)自動(dòng)將左側(cè)的i轉(zhuǎn)換為無(wú)符號(hào)的整形數(shù)據(jù)，-1的無(wú)符號(hào)整形是一個(gè)非常大的正數(shù)，肯定超過(guò)4，所以正確選項(xiàng)為A

例2

//輸出的結(jié)果是什么？
int i= -20;
unsigned  int  j = 10;
printf("%d\n", i+j);
//按照補(bǔ)碼的形式進(jìn)行運(yùn)算，最后格式化成為有符號(hào)整數(shù)

i的原碼是：100000000000000000000000000010100
i的反碼是：1111111111111111111111111111111101011
i的補(bǔ)碼是：1111111111111111111111111111111101100
j 的補(bǔ)碼是：000000000000000000000000000001010
i+j的補(bǔ)碼是：1111111111111111111111111111111110110
i+j的原碼是： 100000000000000000000000000001010
i+j的值為-10，輸出-10

例3

//輸出結(jié)果？
unsigned int i;
for(i = 9; i >= 0; i--)
{
  printf("%u\n",i);
}

答案：死循環(huán)

分析：因?yàn)?code>i為一個(gè)無(wú)符號(hào)的int，所以當(dāng)i為0時(shí)，再減1不會(huì)變成負(fù)數(shù)，反而會(huì)變成一個(gè)極大的數(shù)，必定大于0，然后這個(gè)極大的數(shù)逐漸-1，當(dāng)再次等于0時(shí)，循環(huán)上述的操作，所以此程序是死循環(huán)。