补码计算为什么会溢出??
什么是溢出?
溢出,是指数据的大小,超出了编码所能表示的范围。
不仅是补码计算,任何形式的计算,都可能产生溢出。
比如:1999 年、2000 年 ...,这是用 4 位十进制表示。
当到了 9999 年,再过一年,你如果还用 4 位表示,就会溢出了。
如果不限制位数,就不存在溢出的问题。
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无符号数的溢出
计算机所能运算的位数是固定的,如:八位机、16、32、64 位机。
当字长为八位时,其计数范围是:0000 0000~1111 1111。
用它们表示十进制的【自然数】,就是:0~255。
在小学学过的【自然数】,在计算机专业中称为“无符号数”。
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如果在其最大值(255)再加上一,就会超出表示范围,发生溢出。
此时,八个位就都为 0,进位将为 1。
进位为 1,就是无符号数溢出的标志。
进位 1,代表十进制的 256。256 也就是八位二进制数的计数周期。
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带符号数的溢出
八位二进制也能表示【整数】,包括【正整数、零和负整数】。
在小学学过的【整数】,在计算机专业中称为“带符号数”。
此时,0 ~ 127,就直接代表【零和正整数】;
128~255,是以补码代表【负整数-128~-1】。
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在正数最大值(127)上再加+1,就会超出表示范围,发生溢出。
此时得到是负数(128)。
注意,此时的进位为 0,结果的符号错误,才是溢出的特征。
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在负数最小值(-128)再加-1,也会超出范围,发生溢出。
计算如下:
1000 0000
+ 1111 1111
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(1) 0111 1111
得到的是正数(127)。
注意,此时的进位为 1,并无意义。
结果的符号错误,才是溢出的特征。
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因为“带符号数”运算发生溢出,必定是结果超出范围。
所以,只有如下四种运算,才有可能出现溢出:
正数+正数、负数+负数、正数-负数、负数-正数。
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“带符号数”的溢出,与进位并无关系。
溢出的特征是:运算结果的符号,与正常结果相反。
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判断是否溢出的方法
由人工计算:就可根据符号位来判断,如:
正+正,出现负的结果;
负+负,出现正的结果;
... ...
发生上述四种之一,就是溢出。
也可考查进位与次高位的进位,两者不同,就是溢出。
用 CPU 计算:它就能自动判断,如果发生溢出则会令 OF=1。
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(0111 1111B)。现有两数求和127+1。按补码运算为0111 1111+0000 0001=1000 0000
补码1000 0000B的真值为-128D。而127+1的正确结果应该是+128,超出了表数范围,溢出了。
不仅是补码计算,任何形式的计算,都可能产生溢出。
比如:1999 年、2000 年 ...,这是用 4 位十进制表示。
当到了 9999 年,再过一年,你如果还用 4 位表示,就会溢出了。