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C语言之---无符号数据类型与有符号数据类型

C语言当中有很多整型数据类型,它们的主要区别在于取值范围。

同时C语言又将这些数据类型分为两大类unsigned(无符号类)和signed(有符号类)。

C语言当中以unsigned关键字来定义无符号类型变量;

例如: unsigned int a=10;

上面这样就是简单定义了一个无符号变量,并且对它进行初始化为10。

对于有符号变量我们可以省略signed直接写成int a=10;

假如说我们把一个无符号类型的变量初始化成一个负数会发生什么情况?

C语言之---无符号数据类型与有符号数据类型

我们这里以整型为例将一个无符号变量初始化成了一个负数并以无符号数据类型(%u)输出。

我们可以看到编译器并没有报错,同时输出的并不是我们想要的结果,这也证明了无符号数据类型只能存储大于等于零的数。

我们再来思考现在屏幕上输出的这个数是怎么来的呢?要想知道如何来的我们不得不了解数据在计算机中是如何存储的。

介绍计算机存储数据方式:

在这里我们不得不介绍一下计算机是如何存储数据的。

在计算机当中数据都是以二进制进行存储,正数是以原码方式进行存储的,而负数是以补码的方式进行存储的。

下面我们来介绍一下计算机的三种“马”---原码,反码,补码。

我们以16位的机器为例。从左往右数第一位一般不用来存储数据而作为符号位来标识存储的是负数还是正数,1代表是负数,0代表数正数。

我们以1和-1为例来讲解一下正数与负数三种码的区别

正数(1)的原码,反码,补码一样(三码合一),都为:0000 0000 0000 0001

负数(-1)的原码:1000 0000 0000 0001

负数(-1)的反码:1111 1111 1111 1110,这里除符号位以外其余位取反。

负数(-1)的补码:1111 1111 1111 1111,负数的补码等于反码加一。

正数在计算机中存储的是原码,而负数在计算机中存储的是补码,

C语言之---无符号数据类型与有符号数据类型

我们继续我们前面的问题,还是以16位机器为例

我们上面介绍到从左往右数第一位为符号位后十五位用来存储数据,但是C语言当中的unsigned数据类型由于存储的都是正数所以规定十六位全用来存储数据。

这样就会导致一种后果,当你不小心将无符号变量用来存储负数时计算机会以存储负数的方式来存储这个数的补码,你读取这个数时又是以无符号数(忽略符号位)的方式进行读取。

这样就会输出一个意想不到的数。

上面的例子是在32位机器上将一个无符号变量存储的负数以无符号类型输出

经过计算输出数为2^32-1

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