你可能会问为啥没讲负数?别急慢慢来,下面原码、反码、补码讲着呢。另外需要注意的是,二进制进行加法如果溢出,溢出部分不会记录,只会保存有效部分,所以选用什么数据类型也要掂量目标数据的大小范围。
原码上面既然初步知道了二进制数字的一些规律,那么就让它来的更猛烈一些吧。原码是什么意思呢?
原码就是二进制的初始表示符号位,即最高位为符号位:正数该位为0,负数该位为1(0有两种表示:+0和-0),其余位表示数值的大小。
是不是很直接明了的展示一个值?原码的优势就是比较明显的表示一个值。能够清楚的知道这个二进制数表示是多少,简单直观。
但我们是否就可以使用原码畅通无阻了呢?
当然不可以,原码虽然可以很容易的表示一个正负数,但是我们观察它的加法:
正数相加没问题,但是负数的加法就出问题了:负数的加法只考虑绝对值数值的增加而未考虑负数的特性。而负数加负数的绝对值相反,所以在原码上负数的加法就成了一个难题,走不通。
反码负数的原码无法实现加法,因为原码如果进行加法实现的是与符号无关数值绝对值的加法。所以这点和负数的加法规则矛盾,并且计算机也只会加法。咱们只能另从它计。
此时,有些伟大的大佬就发现了反码这个东西,而反码的定义是这样的:正数的反码与其原码相同;负数的反码是对正数逐位取反,符号位保持为1. 因为负数原码的加法是相反的(即加一变成减一的操作),我们想着如果给负数原码中的数字01颠倒那么这个数字就会有比较有趣的事情。
原码中本来比较大的数字(-1,-2等)在这样转换后看起来变得很小。原本很小的数字经过这样的转换后看起来很大。(也就无法直观一下看出这个数字是多少)
转换后的数字进行加法(正数)运算,在进行01互换之后可以进行正常加法的逻辑。
负数相加好像看起来也没问题。
但是真的就可以了嘛?正数负数用反码表示可以畅通无阻了?no no no。咱们记得原码中有+0,-0.但是不影响操作吧。看看反码中+0,-0的情况:
你看看,反码它也不行啊,what should I do?看下面的补码分析。
补码反码为啥会出现这个问题呢?主要是正负0占了两个坑:
也就是如果你用反码表示这个数,用它进行加法运算,正数范围内玩没问题,负数范围内玩也没问题,但是当你从负数迈到正数的时候会经过两个0(-0,+0)两个零重复表示了。
这该如何表示呢?我们看看这些数字反码的规律:
-3的反码: 1111 1100
-2的反码: 1111 1101
-1的反码: 1111 1110
-0的反码: 1111 1111
+0的反码:0000 0000
这些负数的反码,如果都能加个1,那么这样正负0的矛盾不久不存在了嘛?!!这就是所谓的补码:符号位不变,正数的补码为和原码、反码一致,负数的补码为其反码加1.
这样我们就解决了所有难题,叱咤风云的进行计算了,其实我们在计算机中二进制也是用补码表示所有数值。