什么是补码
补码(Two's complement),是有符号数的一种二进制表示方式。
我们用B2Tw来表示一个补码。其中w代表二进制数的位长,B2T的含义其实是“二进制转补码”。
计算补码实际表示的数,我们需要将每一位上的值和对应权重相乘然后进行相加。每一位(索引记为i,从0开始,从右往左递增)的权重为2i,但最高位的权重比较特殊,需要取负数,为-2w-1。
补码表示的最大值和最小值
对于一个位长为w的补码表示,最大值TMaxw为2^(w-1) - 1,此时最高位为0,其余位都是1。最小值TMinw为-2^(w-1),此时最高位为1,其余位都是0。
如对于4位的补码,最大值TMax4 = B2T4(),对应的值为2^3 - 1 = 7,最小值为B2T4(),对应的值为-2^3 = -8。
补码是什么?
补码,是“代替负数”的正数。
时钟的时针,倒拨 3 小时,可用正拨 9 小时代替。
怎么算的:+9 =-3 + 12(周期)。
分针,倒拨 X 分,也可用正拨 (-X + 60)分代替。
你只要找到计数周期,负数,就能换算成正数。
这个正数,就是:负数的补码。
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补码有什么用?
利用补码,在计算机中,就没有负数了。
同时,减法运算,就可以用加法来完成了。
用途:
简化运算、简化计算机的硬件。
取反加一,只不过是个【障眼法】而已。
也不仅是二进制用补码运算,任何进制,都有“补码”的。
你看十进制,两位数,就是:0 ~ 99。
可以有:27 + 99 = (一百) 26
也可以:27 - 1 = 26
如果你忽略进位,依然保持两位数,那么:
--正数,就能当负数来用;
--加法,也就能完成减法运算。
如果在计算机舍弃进位,会怎样?
--计算机中,就全是正数了。
--负数没有了,减法运算也没有了。
--减法器,也就没有了用武之地。
--计算机只需配置一个加法器,便可横行天下!
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看到了吗?
--只要你舍弃了进位,正数就能代替负数!
补码,并不是来自取反加一。
--【舍弃进位】,才是补码的来源和存在意义!
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两位十进制时,舍弃进位,就是减去一百 (10^2)。
那么,加上 99,再减去 100,必然就是“-1 ”!
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八位二进制数则是:0000 0000 ~ 1111 1111。
换算到十进制,即:0 ~ 255。
出现了进位,就是:2^8 = 256。
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那么,加上 255 (1111 1111),再减 256,不也是-1 吗?
同理,254 (1111 1110),就能代替-2。
。。。
最后,128 (1000 0000),就代表-128 了。
这些个正数,就是计算机专家 “发明” 的补码。
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其实,补码,不需要谁来发明!
当你舍弃了进位,补码自然而然就出来了,
舍弃进位,这不过就是小学的知识点。
计算机专家,却弄不明白这个。
于是,就编造了一批垃圾:
--机器数真值原码反码取反加一符号位不变、符号位也参加运算...
谁要是跟老外学算术,立刻、马上,直接就掉沟里去了!