为什么整数在内存中用补码表示，而不用原码反码补码转换工具和反码

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-04-24 03:05 标签： 原码 反码 补码 移码
为什么计算机用补码存储数据？
我的图书馆
为什么计算机用补码存储数据？
在计算机内部，所有信息都是用二进制数串的形式表示的。整数通常都有正负之分，计算机中的整数分为无符号的和带符号的。无符号的整数用来表示和正整数，带符号的证书可以表示所有的整数。由于计算机中符号和数字一样，都必须用二进制数串来表示，因此，正负号也必须用、来表示。通常我们用最高的有效位来表示数的符号（当用位来表示一个整数时，第位即为最高有效位，当用位来表示一个整数时，第位即为最高有效位。）表示正号、表示负号，这种正负号数字化的机内表示形式就称为“机器数”，而相应的机器外部用正负号表示的数称为“真值”。将一个真值表示成二进制字串的机器数的过程就称为编码。
无符号数没有原码、反码和补码一说。只有带符号数才存在不同的编码方式。
带符号整数有原码、反码、补码等几种编码方式。原码即直接将真值转换为其相应的二进制形式，而反码和补码是对原码进行某种转换编码方式。正整数的原码、反码和补码都一样，负数的反码是对原码的除符号位外的其他位进行取反后的结果（取反即如果该位为则变为，而该位为则变为的操作）。而补码是先求原码的反码，然后在反码的末尾位加后得到的结果，即补码是反码。中带符号整数都采用补码形式表示。（注意，只是带符号的整数采用补码存储表示的，浮点数另有其存储方式。）
采用补码的原因或好处如下,采用补码运算具有如下两个特征：
）因为使用补码可以将符号位和其他位统一处理，同时，减法也可以按加法来处理，即如果是补码表示的数，不管是加减法都直接用加法运算即可实现。
）两个用补码表示的数相加时，如果最高位（符号位）有进位，则进位被舍弃。
这样的运算有两个好处：
）使符号位能与有效值部分一起参加运算，从而简化运算规则。从而可以简化运算器的结构，提高运算速度；（减法运算可以用加法运算表示出来。）
）加法运算比减法运算更易于实现。使减法运算转换为加法运算，进一步简化计算机中运算器的线路设计。
( 1 )10 - ( 1 ) 10= ( 1 ) 10+ ( -1 ) 10= ( 0 )10
( 1 )10 - ( 2)10 = ( 1 )10 + ( -2 )10 = ( -1 )10
( 1 ) 10- ( 2) 10= ( 1 )10 + ( -2 )10 = ( -1 )10
10(MOD 12)
A&&&& (MOD& M)
一、八位表示的范围：【有符号整数只能由其补码表示】-128 --- -1 或 -
0 ---- 127& 或 -
注意：0的机器码只有唯一的一种表示（编码），即；没有-0这种说法，不是-1的编码，而是-128的编码&；另外没有补码和反码。
有真值（一般为十进制有符号整数）到机器码的转换过程称为编码。
三、计算机采用补码表示的原因
）使符号位能与有效值部分一起参加运算，从而简化运算规则。从而可以简化运算器的结构，提高运算速度；（减法运算可以用加法运算表示出来。）
）加法运算比减法运算更易于实现。使减法运算转换为加法运算，进一步简化计算机中运算器的线路设计。【从补码运算的特征理解！】
3）为了防止
TA的最新馆藏[转]&[转]&[转]&[转]&[转]&　　　　　　　　　　　　　　　　　计算机中带符号的整数为何采用二进制的补码进行存储？
　　我们都知道在计算机内部数据的存储和运算都采用二进制，是因为计算机是由很多晶体管组成的，而晶体管只有2种状态，恰好可以用二进制的0和1表示，并且采用二进制可以使得计算机内部的运算规则简单，稳定性高。在计算机中存在实数和整数，而整数又分为无符号整数和有符号整数，无符号的整数表示很简单，直接采用其二进制形式表示即可，而对于有符号数的表示却成了问题，如何表示正负？如何去处理正负号？下面来具体说下其中的原因，在这之前先了解一下原码、反码和补码这几个概念。
1.原码、反码和补码的概念
　　在了解原码、反码和补码之前先说一下有符号数和无符号数。用过C语言的都知道在C语言中用signed和unsigned来标识一个数是否是有符号还是无符号类型的。对于一个8bit的二进制来说，若当做无符号数处理，其能表示的整型值范围是0~255，但是这样表示数据就有个局限性，如果数据是负的该如何表示？因此就引入了有符号类型的概念，对于有符号类型，规定取最高位为符号位，若最高位为0，则为正数，否则为负数，这样一来对于8位二进制，示数值的就只有7位了，能够表示的非负数值范围变为0~127，负值范围为-127~-1，相当于可以理解为将无符号类型能够表示的128~255拿来去表示-127~-1了。事实上，在计算机内部存储中，计算机自己是无法去区分无符号还是有符号类型的，对于255和-1，在计算机内部存储的都是。换个角度来说，如果事先知道内存中存储了这样一个8位二进制，但是谁也不能肯定它具体表示什么数值，是-1还是255？这个是需要靠程序员自己去指定的，如果指定为无符号类型，则编译器则通过相应指令将其转换为数值255。事实上对于-x的二进制补码表示形式和(256-x)（256-x当做无符号类型处理）的二进制表示形式相同，从这里可以略微了解了补码的含义了。在教材中对于原码、反码以及补码一般是这么定义的：
　　对于正数原码、反码以及补码是其本身。负数的原码是其本身，反码是对原码除符号位之外的各位取反，补码则是反码加1。
　　因为（-x）的二进制补码形式和256-x的二进制表示形式相同，而255-x相当于对x的每一位取反，那么256-x就是255-x后加1。
　　注意：1）原码、反码、补码的概念是针对有符号类型而言的。
　　　　　2）实数始终是有符号类型的（实数并不是采用补码形式存储的，具体可参考《》一文），整型数据包括无符号和有符号类型的。
2.采用补码表示带符号的整数的原因
　　对于有符号类型的整数，有原码、反码和补码三种形式，最后选择了补码来表示，具体来说有下面几点原因。
　　1）能够统一+0和-0的表示
　　采用原码表示，+0的二进制表示形式为0 000 0000，而-0的二进制表示形式为1 000 0000；
　　采用反码表示，+0的二进制表示形式为0 000 0000，而-0的二进制表示形式为1 111 1111；
　　采用补码表示，+0的二进制表示形式为0 000 0000，而-0的二进制表示形式为1 111
，因为计算机会进行截断，只取低8位，所以-0的补码表示形式为。
　　从上面可以看出只有用补码表示，+0和-0的表示形式才一致。正因为如此，所以补码的表示范围比原码和反码表示的范围都要大，用补码能够表示的范围为-128~127，0~127分别用11111来表示，而-127~-1则用11111来表示，多出的则用来表示-128。因此对于任何一个n位的二进制，假若表示带符号的整数，其表示范围为-2^(n-1)~2^(n-1)-1，且有MAX+1=MIN。看下面一段代码：
char ch=127;
　　ch的值是多少？它的值是-128，读者可以上机验证一下。
　　假如不采用补码来表示，那么计算机中需要对+0和-0区别对待，显然这个对于设计来说要增加难度，而且不符合运算规则。
　　2）对于有符号整数的运算能够把符号位同数值位为一起处理
　　由于将最高位作为符号位处理，不具有实际的数值意义，那么如何在进行运算时处理这个符号位？如果单独把符号位进行处理，显然又会增加电子器件的设计难度和CPU指令设计的难度，但是采用补码能够很好地解决这个问题。下面举例说明：
　　比如-2+3=1
　　如果采用原码表示（把符号位同数值位一起处理）：
0101=(-5)原，显然这个结果是错误的。
　　如果采用反码表示
0 0000=(+0)反，显然这个结果也是错误的。
　　如果采用补码表示
0 01=(1)补，结果是正确的。
　　从上面可以看出，当把符号位同数值位一起进行处理时，只有补码的运算才是正确的。如果不把符号位和数值位一起处理，会给CPU指令的设计带来很大的困难，如果把符号位单独考虑的话，CPU指令还要特意对最高位进行判断，这个对于计算机的最底层实现来说是很困难的。
　　3）能够简化运算规则
　　对于-2+3=1这个例子来说，可以看作是3-2=1，也即[3]+[-2]=1，从上面的运算过程可知采用补码运算相当于是
　　[3]补+[-2]补=[1]补，也即可以把减法运算转换为加法运算。这样一来的好处是在设计电子器件时，只需要设计加法器即可，不需要单独再设计减法器。
　　总的来说，采用补码主要有以上几点好处，从而使得计算机从硬件设计上更加简单以及简化CPU指令的设计。
#include&stdio.h&
int main(void)
char ch=-1;
char *p=(char *)&
unsigned char uch=*p;
printf("%d\n",uch);
//输出结果为255
阅读(...) 评论()扫二维码下载作业帮
1.75亿学生的选择
下载作业帮安装包
扫二维码下载作业帮
1.75亿学生的选择
计算机中,为什么负整数用补码表示而不直接用原码,例如-5在计算机中是而不是有什么特别的用处吗
鸽子最纯2B14d
扫二维码下载作业帮
1.75亿学生的选择
(1)采用补码表示法,加法减法的运算逻辑对正负数都一样了,CPU内部的电路结构简单了很多.如采用原码表示法,则必须先求出绝对值,根据符号的不同分别采用相加或相减.运算器电路结构大大复杂化.(2)采用补码表示法,连续的加减法中间结果即使发生了溢出,只要最后结果不溢出,结果就一定正确.即使最后一步仍然溢出,常常也可以通过变换类型使其结果正确.不采用补码表示法,只要中间有一步溢出,就不能保证结果正确.
为您推荐：
其他类似问题
扫描下载二维码

我要回帖

更多关于 原码 反码 补码 移码 的文章

 

随机推荐