补码,是计算机进行正负数值计算时,唯一使用的代码。
那么,什么是补码呢? 又为什么只使用补码呢?
很多人都会说“原码取反加一”就是补码。
其实,那些个废话,不过是【障眼法】而已。
原码反码取反加一这些,和计算机中的补码,并没有任何关联。
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先来看看十进制数吧,两位数:0 ~ 99。
可以有:27 + 99 = (一百) 26
也可以这么做:27 - 1 = 26
如果你忽略进位,这两种算法的功能,就是完全相同的。
即,舍弃了进位:正数,就可以当成负数;加法,也就可以完成减法运算!
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如果在计算机中舍弃进位呢?
负数和减法,也就被正数和加法代替了!
那么,计算机中,就全都是正数和加法运算了。
因此,计算机只需配置一个加法器,便可全面完成加、减运算!
舍弃了进位,既简化了算法,还能简化硬件! 好事啊!
这个“代替负数的正数”,就是计算机专家发明的“补码”。
由此可知:【舍弃进位】,才是“补码”的来源和存在意义!
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正数,与其代替的负数,换算方法是:+99 = 100(进位值)-1。
别忙,移个项,再仔细看看:99 + 1 = 100 !
看出来什么没有?
这不就是小学学过的“互为补数”的算式吗?
原来,所谓的“补码”,我们在小学就学过啊!
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注意,计算机使用的是:二进制数。
八位二进制数的进位值,是:2^8 = 256。
显然,在此时,就要用 255 (二进制 1111 1111) 代替-1 了。
在计算机教材上,给出的补码定义式是:[ X ]补 = 2^8 - X。
这个公式,与小学时“互为补数”的算式,不就是雷同的吗?
把-2 代入,可得:[-2 ]补 = 254 (1111 1110)。
同样道理,也可得:[-3 ]补 = 253 (1111 1101)。
。。。
最后一个,是:[-128 ]补码 = 256 -128 = 128 (1000 0000)。
以上这 128 个正数(128~255),就是代替负数(-128 ~-1)的“补码”。
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而加上 0 ~ 127,并不会产生进位,那么,这些数,就不会表现出负数的特点。
所以, 0 ~ 127,这 128 个数,就不能代表负数,只能代表它们自己了。
因此,计算机专家就发明了“零和正数的补码,就是它们自己”的说法。
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其实,所谓的“补码”,并不是什么码,它们也是正常的数字。
补码和补码之间的运算方法,和“一般的二进制数 ”的算法,是完全相同的。
因此,用补码代表带符号数,就能和“无符号数 ”使用同一个加法器来完成运算。
而原码和反码,都没有这种功能。
(如果非要用原码或反码来进行加减运算,那就必须特制两个加法器了。)
所以,计算机,根本就不能用原码和反码。
这就是“在计算机系统中,数值,一律采用补码表示和存储”的原因。
这就是说:在计算机中,根本就没有原码和反码。
机器数符号位原码反码取反加一模符号位也参加运算时针倒拨正拨 ...
这些,都是无用的垃圾! 你就是全背熟了,也是啥用都没有的。
反之,如果你上过小学,还记得“互为补数”,你就什么都明白了。
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看一个补码的应用吧:7-3 = 4。
用补码计算的过程如下:
. 7 的补码=0000 0111
. -3 的补码=1111 1101
--相加------------
. 得: (1) 0000 0100 = 4 的补码
舍弃进位,只保留八位,结果就是 4。 运算正确!
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如果保留进位呢?
保留进位,此次运算,就是无符号数的加法运算:
. 7 + 253 = (进位 256) 4 = 260。 显然也是正确的。
二进制补码怎么计算的????
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在计算机系统中,数值,一律采用补码表示和存储。
“数值的计算”,也是用“补码的计算”来完成的。
“数值的加减”,都是用“补码相加”来实现。
补码相加,怎么计算? 就是“逢二进一”。
如:0000 0001 + 110 0100,
就等于:0110 0101。
C语言中,数值有原码、反码、补码。
正数的原码反码补码相同;
负数的反码,把原码的最高位(最左边的数字)从0变为1,其余位1和0相反。
负数的补码,在负数的反码基础上,把最低位(最右边的数字)加1。
下面以-1举例说明
char a = -1;
-1 原码 0000 0001
-1 反码 1111 1110 //把原码的最高位从0变为1,其余位1和0相反
-1 补码 1111 1111 //在负数的反码基础上,把最低位加1
-38
-38原码 0011 1000
-38反码 1100 0111
-38反码 1100 1000