补码是给机器看的,原码是给人看的,反码是二者的桥梁,原码反码补码虽然是简单问题,但确实很多人很长时间没有搞明白和深入思考,这篇把自己学习和理解过程记录下来,刚好一个学妹问到这个问题。本篇只讲原码、反码、补码,位运算相关可以看这篇。
故事是一个真实的故事,前两天要被一位小学妹折磨死,原码、反码、补码不懂就算了,讲了一遍还不懂。
我搞不懂是二进制太难还是我太难了呢?你们不信?立图为证:
她这问的给我直接问懵逼了,二进制符号位不参与运算?我怎么听得给我都听糊涂了,哈哈哈,后来我就给他说了要参加运算,再后来又一个问题:
她这么确定的眼神给我搞得都有点懵逼,都吓得我打一段代码去验证一下结果没毛病,又巴拉巴拉给她讲了一通。
我觉得应该可以了吧,结果在凌晨1.30的时候……
算了,算了,这孩子没得救了,不管了,得让她静静……我也得静静,梳理一下自己曾在原码、反码、补码上的困惑。
记得刚学c++的时候:这啥玩意代码不要求,不学
刚学操作系统、组成原理的时候:emumm,跳过跳过。
考研时候:会而不深刻。
所以以前的我也一直没能搞懂二进制,并且很排斥二进制,总感觉它没用还又烧脑。
但事实上二进制这个知识是无论如何也避免不了的知识点。想着要拯救更多苦于二进制或者说原码反码补码的小学弟小学妹们,我得站出来做点什么,学妹直呼内行!
二进制数字什么是二进制?
二进制(binary)在数学和数字电路中指以2为基数的记数系统,以2为基数代表系统是二进位制的。这一系统中,通常用两个不同的符号0(代表零)和1(代表一)来表示 [1] 。数字电子电路中,逻辑门的实现直接应用了二进制,因此现代的计算机和依赖计算机的设备里都用到二进制。每个数字称为一个比特(Bit,Binary digit的缩写)
其实二进制的01就是对应数字电路中的关开,所以在整个计算机中所有的东西都是二进制科学,但我们只需要研究数字类型的二进制其规则原理的,数字本身最直接的就是二进制。
如果说不谈啥原码、反码、补码,光光看二进制跟十进制的关系,也不考虑位数,我想大部分人可以搞得懂。
比如2的二进制:10,3的二进制:11,4的二进制:100,5的二进制:101.
负数的二进制怎么搞?
-2二进制-10?-3二进制-11?这样不太妥吧,怎么跟着这么一个负数?
另外,这种不确定长度的二进制如果是一个数组我该怎么在计算机内存中找的到 ?
以一个可能不太恰当的图展示一下:
大家一看直呼这样不行,所以在计算机数值类型设计之初就明确表示:计算机基本数据是定长的,并且有两部分组成:符号位(一位)和数值位(若干位),其中符号位的0或者1分别表示正和负数,而数值位就是表示数据的大小。
你可能直呼:到底多少位表示一个数字呢?如果太长位数据如果很小(前面都是0)就会造成浪费,造成内存浪费,而位数太短又会导致装不下,网友们直呼真难。
伟大的设计者们当然考虑了这个问题,他们将数值二进制的长度分为不同长度供你使用,在Java中有这8种基本数据类型(1byte=8bit):
基本类型 长度(byte) 包装类型 取值范围byte 1 Byte -128~127
short 2 Short -32768 ~ 32767
int 4 Integer -2147483648~2147483647
long 8 Long -9223372036854774808~9223372036854774807
float 4 Float 3.402823e+38~1.401298e-45(e+38 表示乘以10的38次方,而e-45 表示乘以10的负45次方)
double 8 Double 1.797693e+308~4.9000000e-324
char 2 Character
boolean 官方未确定 Boolean true false
比如说你byte a=1,他在内存中就是这样的:
0000 0001
如果你 int b=1;因为int是32位,那么他在内存中是这样存的:
00000000 00000000 00000000 00000001