c语言中的unsigned 和 signed

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我们来一起看下,C语言中,对于Integer Type(整数形式)的unsigned与signed两种形式的区别,以及在内存中的存储方式是如何的 


Integer type(整数形式)是C语言中的基本数据形式之一,可以究竟对于Integer的定义是什么呢? 翻书看下,在介绍Integer的时候,还有一个关键词就是size(范围) 

 

The C Programming Language 写道

 

an integer,typically reflecting  the natural size of integers on the host machine

 

Programming in ANSI C 写道

 

Integers are whole numbers with a range of values supported by a particular machine.



所以说,Integer是一个范围内的所有整数,但是范围是就特定计算机而言的(depends on computer). 

开始之前,先来了解下很基础的知识 - 计算机的存储单位和整数存储在计算机所占的内存大小。 
1).计算机最小的存储单位是“位” 也就是bit或binary digits,用来存放一个二进制数,即 0或1。 8个二进制位为一个字节Byte。 
2).对于 16-bit(16位)的计算机,int是以两个字节来储存的,而32-bit的计算机,则是以4个字节,即32个bit来储存的。 

如果想要明白singed与unsigned的区别,除了这两个基本知识,还需要了解整数在计算机中的存储方式,以16-bit 计算机为例,定义 int a = 1; 那么a的存储方式用表格来表示 


0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1



首先需要提到的一点是,在C语言中十进制的整数都会转化为二进制存储在计算 机。继续,上面所声明的 int a = 1,也就是 int signed a =1,C语言默认a是一个signed类型。 上面表格中最左端的为最高位,最右端的为最低位。signed类型的整数,只用了去除最高位,剩下的15位来进行编码的,而最高位只是用来做标记(sign),标记整数的正负,0表示正,1表示负。所以对于signed的整数,的存储范围是(-2^15 to 2^15-1),也就是 -32768 到 +32767的整数。 
而对于unsigned的整数,其16位全部用来编码,存储范围便是(0 to 2^16-1),即 0到 65535 的非负整数。所以呢 你可以声明 int a = 1,或者 int a = -1, 但是不可以声明 unsigned a = -1 。但是需要提到的一点是,不管整数的类型是signed 还是 unsigned,都用了16位来存储,也就是说16位全部用来存储数据 

上面所看到 a=1 的存储方式,就是将十进制的a在 程序员计算器 上转化为2字节的2进制,然后将这个结果放到上面的表格里。(原码存储) 
可是对于 int a = -1 是怎样存储的?也就是说负数的存储方式是怎样的? 
负数是以(补码存储),即是以原码的补码形式存储,看下面的表格 

原码

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1


反码

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0



反码就是将原码中的二进制1改为0,二进制0改为1。下面取得反码之后,在反码的基础上加上1.即 
补码

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1



不知道,说到这里,大家会不会有个疑惑,上面所说的signed与 unsigned的范围是有交集的,即都包含了0到+32767范围的整数,那么这个范围的整数在声明为signed与unsigned的时候,存储方式 一样吗?答案是肯定的,在这个范围内的整数,signed与unsigned 的存储方式是一样的。 

刚开始学C,我也不清楚弄明白这些编码方式,存储方式有什么意义,我现在个人觉得,只是在声明int的时候,如果不能保证它的正整数性,就不要声明为unsigned,当然可以保证的前提下声明为unsigned,确实扩大了范围。 

 

 

问题一:

 

c语言int类型占的字节数因不因机子是64位还是32位的而改变啊?

是和编译器的位数有关,而不是操作系统或者CPU的位数

例如:
在16位编译器(例如:TC)上,int型占2个字节
在32位编译器(例如:VC,GCC,CFree等)上,int型占4个字节

问题二:32位和64位操作系统
32位和64位操作系统是指:CPU一次处理数据的能力是32位还是64位。现在市场上的CPU一般都是64位的,但是这些CPU并不是真正意义上的64 位CPU,里面依然保留了大部分32位的技术,只是进行
了部分64位的改进。32位和64位的区别还涉及了内存的寻址方面,32位系统的最大寻址空间是2 的32次方= 4294967296(bit)= 4(GB)左右,而64位系统的最大寻址空间的寻址空间则达到了2的
64次方= 4294967296(bit)的32次方=数值大于1亿GB。换而言之,就是说32位系统的处理器最大只支持到4G内存,而64位系统最大支持的内存高 达亿位数。

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