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深入解析unsigned int 和 int

更新時(shí)間：2013年08月13日 10:01:37 作者：

以下是對(duì)unsigned int和int進(jìn)行了詳細(xì)的分析介紹，需要的朋友可以過來參考下

就如同int a；一樣，int 也能被其它的修飾符修飾。除void類型外，基本數(shù)據(jù)類型之前都可以加各種類型修飾符，類型修飾符有如下四種:
1.signed----有符號(hào)，可修飾char、int。Int是默認(rèn)有符號(hào)的。
2.unsigned-----無符號(hào)，修飾int 、char
3.long------長(zhǎng)型，修飾int 、double
4.short------短型，修飾int

我們主要來看一下signed和unsigned與int之間的聯(lián)系與區(qū)別。
什么叫做有符號(hào)，什么叫做無符號(hào)
這個(gè)問題其實(shí)很簡(jiǎn)單，比如：5和-5，5沒有符號(hào)，-5有符號(hào)。簡(jiǎn)單吧。但是在計(jì)算機(jī)中的這種符號(hào)可不簡(jiǎn)單。我們分別來看一下:
在說明有符號(hào)和無符號(hào)的區(qū)別之前，我們必須先知道溢出是怎么回事，因?yàn)橛袩o符號(hào)的根本原因可以說就是因?yàn)閿?shù)據(jù)出現(xiàn)了溢出現(xiàn)象導(dǎo)致的。

溢出：
我們知道數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中以二進(jìn)制存儲(chǔ)，并且占據(jù)一定的空間，而這個(gè)空間屬于計(jì)算機(jī)分配的空間。
計(jì)算機(jī)給int分配32位或者16位（不同電腦可能不同）的空間，既然空間有限，那么數(shù)值就會(huì)有限制，就會(huì)存在最大值與最小值這一說，比如：假設(shè)int類型的分配16位，無符號(hào)類型的最大值為1111 1111 1111 1111（16個(gè)1），也就是65535，如果超過了65535，這就叫做溢出，那該怎么辦？如果要輸出65536，那將會(huì)輸出個(gè)什么東西呢？下面和大家一起看一下：

疑問：有的讀者會(huì)問：65535這么小啊，我記得自己在輸出比65535大好多的數(shù)也能夠輸出啊。
解答: 那就是有無符號(hào)的定義和你電腦編譯器的原因了。64位的電腦和32的電腦可是不一樣的哦。而且int占幾個(gè)字節(jié)是與電腦編譯器有關(guān)的。不過現(xiàn)在大部分電腦int占4個(gè)字節(jié)，即32位，那么他的最大值可是32個(gè)1(二進(jìn)制)左右的數(shù)量級(jí)，你實(shí)驗(yàn)過這么大的數(shù)嗎？

1.無符號(hào)整型(unsigned int)
（1）我們都知道整型是4個(gè)字節(jié)（有些編譯器不同，可能會(huì)是2個(gè)），即32位，無符號(hào)整型當(dāng)然也為32位。
（2）既然是32位，無符號(hào)整型的取值是32個(gè)0~32個(gè)1，即：0~4294967295
（3）我們舉個(gè)例子：32位有點(diǎn)長(zhǎng)，所以我們拿16位的unsigned short int 來舉例。
short int 是16位的，無符號(hào)的范圍是0~65535
就拿十進(jìn)制的32767（以下的所有舉例均拿這個(gè)數(shù)字來說事了）來說，它的二進(jìn)制為：
0111 1111 1111 1111
對(duì)于無符號(hào)的整型32767來說，它的二進(jìn)制的最高位稱為數(shù)據(jù)位，即那個(gè)0就是數(shù)據(jù)位，數(shù)據(jù)位是要參與運(yùn)算的，如果我們把0改成1，即16個(gè)1，它的十進(jìn)制就是65535（就是2的15次方+2的14次方...一直加到2的0次方），這是不同于有符號(hào)整型的。
（4）為了進(jìn)行理解（3）中的含義，做一個(gè)程序說明：

復(fù)制代碼代碼如下:

#include <stdio.h>
main()
{
    unsigned short int a=32767,b=a+1;//定義短整型無符號(hào)
    printf("a=%u\nb=%u\n",a,b);//以無符號(hào)輸出
}

定義的時(shí)候a=32767,也就是0111 1111 1111 1111,輸出的依然是32767，
a+1=32768, 二進(jìn)制為1000 0000 0000 0000,輸入依然為32768。
根據(jù)（3）中講解的，無符號(hào)整型的二進(jìn)制最高位為數(shù)據(jù)位，數(shù)據(jù)位為0為1都是按照正常來算的。

2.有符號(hào)整型（（signed）int）(1)int類型默認(rèn)是有符號(hào)的，所以int實(shí)際上是signed int ，我們通常省略signed
(2)有符號(hào)整型也是32位。
（3）它的取值范圍就與無符號(hào)整型不同了。它的范圍是-2147483648~2147483647這個(gè)范圍可以理解為無符號(hào)整型的一半變成了負(fù)數(shù)。

32位有點(diǎn)長(zhǎng)，所以我們拿16位的short int 來舉例。
short int 是16位的，有符號(hào)的范圍是-32768~32767

這個(gè)時(shí)候可能就有人發(fā)問了，32768用二進(jìn)制表示為1000 0000 0000 0000,那么這個(gè)負(fù)的32768的負(fù)號(hào)又怎么理解呢？看下面
（4）舉個(gè)例子;
還是以32767為例子，它的二進(jìn)制為：
0111 1111 1111 1111
對(duì)于有符號(hào)整型32767來說，它的二進(jìn)制最高位稱為符號(hào)位（而不是數(shù)據(jù)位了），符號(hào)位顧名思義就是決定正負(fù)號(hào)的，規(guī)則：0是正，1為負(fù)。
(5)列舉一個(gè)程序理解（4）的內(nèi)容

復(fù)制代碼代碼如下:

#include <stdio.h>
main()
{
   short int a=32767,b,c,d;//定義無符號(hào)類型。
b=a+1;
c=a+2;
d=a+3;
   printf("a=%d\nb=%d\nc=%d\nd=%d\n",a,b,c,d);
}

可以看出此時(shí)的結(jié)果竟然是這個(gè)樣子的。為什么呢？怎么回事？
其實(shí)在計(jì)算機(jī)中，負(fù)數(shù)是并不存在的，它是以二進(jìn)制補(bǔ)碼的形式表示和存放。什么是補(bǔ)碼呢？

（6）什么是補(bǔ)碼，補(bǔ)碼的運(yùn)算。
我們還是列舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子吧！就用-6.

我們經(jīng)過以上的學(xué)習(xí)已經(jīng)知道負(fù)數(shù)的符號(hào)位為1，所以：
（1）-6的二進(jìn)制： 1000 0000 0000 0110（稱為原碼，原碼是計(jì)算機(jī)顯示給我的）
（2）對(duì)原碼求反碼：1111 1111 1111 1001（稱為反碼，保持符號(hào)位不變，將原碼中的0變1，1變0）
（3）對(duì)反碼加1：1111 1111 1111 1010（稱為補(bǔ)碼，補(bǔ)碼是計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)負(fù)數(shù)的形式）
在計(jì)算機(jī)中，如果存儲(chǔ)的二進(jìn)制是1111 1111 1111 1010，那么顯示在我們前臺(tái)的十進(jìn)制數(shù)字就是-6。即：負(fù)數(shù)在計(jì)算機(jī)中是以該負(fù)數(shù)的二進(jìn)制的補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)的。

（7）了解了什么是補(bǔ)碼后，再來看我們上述說的那個(gè)程序：
32767的二進(jìn)制為：0111 1111 1111 1111
我們來計(jì)算一下c的值為什么會(huì)等于-32767。
c=32767+2，c的二進(jìn)制為:1000 0000 0000 0001(32767的二進(jìn)制+2)，c的這個(gè)二進(jìn)制是在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)的補(bǔ)碼，需要將它轉(zhuǎn)換為原碼，也就是將c的二進(jìn)制數(shù)減一再取反。得到的二進(jìn)制原碼為：1111 1111 1111 1111。我們已經(jīng)說過，符號(hào)位為1，表示負(fù)值，并不參加運(yùn)算，所以此二進(jìn)制的十進(jìn)制為:-32767。
但是，上述中，c的原碼的確是1111 1111 1111 1111，c在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)的補(bǔ)碼也的確是1000 0000 0000 00010。但是-32767的由來卻有另一種理解，c的補(bǔ)碼是16位，32位編譯器中有32位的二進(jìn)制，也就是說在16位補(bǔ)碼的前面還有（32-16=16）位的虛位數(shù)，并不屬于計(jì)算機(jī)給short int分配的空間，但是這16位的位數(shù)當(dāng)數(shù)表示正時(shí)為0，當(dāng)數(shù)表示負(fù)數(shù)時(shí)為1。并且前16位的數(shù)字全部都與二進(jìn)制倒數(shù)第8位的數(shù)字一致。也就是說：
c 的補(bǔ)碼是 1...1 1000 0000 0000 0010(1..1表示16個(gè)1)
我們可以這樣計(jì)算：-2的7次方+2的1次方=-32767，這種理解普遍被大眾所接受，而且避免了原碼的概念。

（8）通過程序也可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)規(guī)律，int的取值范圍是-32768~32767，把頭尾連接起來形成一個(gè)環(huán)就可以了。

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