深入解析unsigned int 和 int

更新時間：2013年08月13日 10:01:37 作者：

以下是對unsigned int和int進行了詳細的分析介紹，需要的朋友可以過來參考下

就如同int a；一樣，int 也能被其它的修飾符修飾。除void類型外，基本數(shù)據(jù)類型之前都可以加各種類型修飾符，類型修飾符有如下四種:
1.signed----有符號，可修飾char、int。Int是默認有符號的。
2.unsigned-----無符號，修飾int 、char
3.long------長型，修飾int 、double
4.short------短型，修飾int

我們主要來看一下signed和unsigned與int之間的聯(lián)系與區(qū)別。
什么叫做有符號，什么叫做無符號
這個問題其實很簡單，比如：5和-5，5沒有符號，-5有符號。簡單吧。但是在計算機中的這種符號可不簡單。我們分別來看一下:
在說明有符號和無符號的區(qū)別之前，我們必須先知道溢出是怎么回事，因為有無符號的根本原因可以說就是因為數(shù)據(jù)出現(xiàn)了溢出現(xiàn)象導致的。

溢出：
我們知道數(shù)據(jù)在計算機中以二進制存儲，并且占據(jù)一定的空間，而這個空間屬于計算機分配的空間。
計算機給int分配32位或者16位（不同電腦可能不同）的空間，既然空間有限，那么數(shù)值就會有限制，就會存在最大值與最小值這一說，比如：假設int類型的分配16位，無符號類型的最大值為1111 1111 1111 1111（16個1），也就是65535，如果超過了65535，這就叫做溢出，那該怎么辦？如果要輸出65536，那將會輸出個什么東西呢？下面和大家一起看一下：

疑問：有的讀者會問：65535這么小啊，我記得自己在輸出比65535大好多的數(shù)也能夠輸出啊。
解答: 那就是有無符號的定義和你電腦編譯器的原因了。64位的電腦和32的電腦可是不一樣的哦。而且int占幾個字節(jié)是與電腦編譯器有關(guān)的。不過現(xiàn)在大部分電腦int占4個字節(jié)，即32位，那么他的最大值可是32個1(二進制)左右的數(shù)量級，你實驗過這么大的數(shù)嗎？

1.無符號整型(unsigned int)
（1）我們都知道整型是4個字節(jié)（有些編譯器不同，可能會是2個），即32位，無符號整型當然也為32位。
（2）既然是32位，無符號整型的取值是32個0~32個1，即：0~4294967295
（3）我們舉個例子：32位有點長，所以我們拿16位的unsigned short int 來舉例。
short int 是16位的，無符號的范圍是0~65535
就拿十進制的32767（以下的所有舉例均拿這個數(shù)字來說事了）來說，它的二進制為：
0111 1111 1111 1111
對于無符號的整型32767來說，它的二進制的最高位稱為數(shù)據(jù)位，即那個0就是數(shù)據(jù)位，數(shù)據(jù)位是要參與運算的，如果我們把0改成1，即16個1，它的十進制就是65535（就是2的15次方+2的14次方...一直加到2的0次方），這是不同于有符號整型的。
（4）為了進行理解（3）中的含義，做一個程序說明：

復制代碼代碼如下:

#include <stdio.h>
main()
{
    unsigned short int a=32767,b=a+1;//定義短整型無符號
    printf("a=%u\nb=%u\n",a,b);//以無符號輸出
}

定義的時候a=32767,也就是0111 1111 1111 1111,輸出的依然是32767，
a+1=32768, 二進制為1000 0000 0000 0000,輸入依然為32768。
根據(jù)（3）中講解的，無符號整型的二進制最高位為數(shù)據(jù)位，數(shù)據(jù)位為0為1都是按照正常來算的。

2.有符號整型（（signed）int）(1)int類型默認是有符號的，所以int實際上是signed int ，我們通常省略signed
(2)有符號整型也是32位。
（3）它的取值范圍就與無符號整型不同了。它的范圍是-2147483648~2147483647這個范圍可以理解為無符號整型的一半變成了負數(shù)。

32位有點長，所以我們拿16位的short int 來舉例。
short int 是16位的，有符號的范圍是-32768~32767

這個時候可能就有人發(fā)問了，32768用二進制表示為1000 0000 0000 0000,那么這個負的32768的負號又怎么理解呢？看下面
（4）舉個例子;
還是以32767為例子，它的二進制為：
0111 1111 1111 1111
對于有符號整型32767來說，它的二進制最高位稱為符號位（而不是數(shù)據(jù)位了），符號位顧名思義就是決定正負號的，規(guī)則：0是正，1為負。
(5)列舉一個程序理解（4）的內(nèi)容

復制代碼代碼如下:

#include <stdio.h>
main()
{
   short int a=32767,b,c,d;//定義無符號類型。
b=a+1;
c=a+2;
d=a+3;
   printf("a=%d\nb=%d\nc=%d\nd=%d\n",a,b,c,d);
}

可以看出此時的結(jié)果竟然是這個樣子的。為什么呢？怎么回事？
其實在計算機中，負數(shù)是并不存在的，它是以二進制補碼的形式表示和存放。什么是補碼呢？

（6）什么是補碼，補碼的運算。
我們還是列舉一個簡單的例子吧！就用-6.

我們經(jīng)過以上的學習已經(jīng)知道負數(shù)的符號位為1，所以：
（1）-6的二進制： 1000 0000 0000 0110（稱為原碼，原碼是計算機顯示給我的）
（2）對原碼求反碼：1111 1111 1111 1001（稱為反碼，保持符號位不變，將原碼中的0變1，1變0）
（3）對反碼加1：1111 1111 1111 1010（稱為補碼，補碼是計算機中存儲負數(shù)的形式）
在計算機中，如果存儲的二進制是1111 1111 1111 1010，那么顯示在我們前臺的十進制數(shù)字就是-6。即：負數(shù)在計算機中是以該負數(shù)的二進制的補碼形式存儲的。

（7）了解了什么是補碼后，再來看我們上述說的那個程序：
32767的二進制為：0111 1111 1111 1111
我們來計算一下c的值為什么會等于-32767。
c=32767+2，c的二進制為:1000 0000 0000 0001(32767的二進制+2)，c的這個二進制是在計算機中存儲的補碼，需要將它轉(zhuǎn)換為原碼，也就是將c的二進制數(shù)減一再取反。得到的二進制原碼為：1111 1111 1111 1111。我們已經(jīng)說過，符號位為1，表示負值，并不參加運算，所以此二進制的十進制為:-32767。
但是，上述中，c的原碼的確是1111 1111 1111 1111，c在計算機中存儲的補碼也的確是1000 0000 0000 00010。但是-32767的由來卻有另一種理解，c的補碼是16位，32位編譯器中有32位的二進制，也就是說在16位補碼的前面還有（32-16=16）位的虛位數(shù)，并不屬于計算機給short int分配的空間，但是這16位的位數(shù)當數(shù)表示正時為0，當數(shù)表示負數(shù)時為1。并且前16位的數(shù)字全部都與二進制倒數(shù)第8位的數(shù)字一致。也就是說：
c 的補碼是 1...1 1000 0000 0000 0010(1..1表示16個1)
我們可以這樣計算：-2的7次方+2的1次方=-32767，這種理解普遍被大眾所接受，而且避免了原碼的概念。

（8）通過程序也可以發(fā)現(xiàn)一個規(guī)律，int的取值范圍是-32768~32767，把頭尾連接起來形成一個環(huán)就可以了。

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