C语言day01-整数

一、C语言-整数内部表达

  • 计算机内部一切都是二进制
  • 18 ===>0001 0010
  • 0 ===>0000 0000
  • -18 ===>?

1.如何表示一个负数

  • 十进制用“-”来表示负数，计算
    12 + (-18)  ==> 12 - 18 ==> -6
12 - (-18)  ==> 12 + 18 ==> 30
12 * (-18)  ==> -(12 * 18) ==> -216
12 / (-18)  ==> -(12 * 18)

2.二进制负数

  • 一个字节：

    0000 0000 - 1111 1111 (0-255)

  • 二进制表示负数方案
    • 仿照十进制，设计特殊符号表示
    • 取中间的数为0，如1000 0000（128）表示0，比它大的是正数，比它小的是负数
    • 使用补码

3.补码

  • 考虑-1，十进制中：-1 + 1 = 0
    1 ==> (0000 0001);
0 ==> (0000 0000);
? + (0000 00001) = (0000 0000);
? ==> (1111 1111);
(1111 1111) + (0000 0001) = (1 0000 0000); 八位，多出来的丢掉
  • 因为 0 - (-1) = (-1),所以-1 = (1111 1111)
            (1 0000 0000) - (0000 0001) = (1111 1111)
相当于==> 256 - 1 = 255
(1111 1111)被当作纯二进制看待时，是255，被当作补码是-1
  • 补码的意义：拿补码和原码可以加出一个溢出的“零”;
  • 扩展：对于 -a，其补码就是 0-a，实际就是2^n - a,n是位数;

二、C语言-整数范围

  • 对于一个字节(8位)，可以表达的是：

    0000 0000 - 1111 1111

  • 其中

    0000 0000 --> 0;
1111 1111 ~ 1000 0000  --> -1 ~ -128;
0000 0001 ~ 0111 1111  --> 1 ~ 127;

    1111 1111 ~ 1000 0000  --> -1 ~ -128;
高位为 “1”：
    如果作为纯二进制数，是255 ~ 128;
    如果作为补码，就是表示符号位，是-1 ~ -128;

  • 实例：

    int main(int argc, char const *argv[])
{
    char c = 255;
    int i = 255;
    printf("c = %d\n", c);      //c = -1
    printf("i = %d\n", i);      //i = 255
    return 0;
}

    char是1个字节，c --> 1111 1111;最高位是1，所以是个负数
int是4个字节，i --> 00000000 00000000 00000000 11111111;最高位为0所以为整数255;

1.unsigned

1111 1111 ~ 1000 0000  --> -1 ~ -128;
高位为 “1”：
    如果作为纯二进制数，是255 ~ 128;
    如果作为补码，就是表示符号位，是-1 ~ -128;

如果一个字面量常数想要表达自己是unsigned，可以在后面加u或者U

  • 255U
    int main(int argc, char const *argv[])
{
    char c = 255;
    unsigned char c1 = 255;
    printf("char c = %d\n", c);                 //char c = -1
    printf("unsigned char c1 = %d\n", c1);      //unsigned char c1 = 255
    return 0;
}

    unsigned 不以补码的形式，就是纯二进制，最高位的1不代表负号；
  • unsigned的设计初衷并不是扩展正数部分表达的范围，而是为了做纯二进制的运算，主要是为了移位。

2.整数越界

  • 整数以纯二进制方式进行计算的，所以：
    1111 1111 + 1 --> 1 0000 0000 --> 0
0111 1111 + 1 --> 1000 0000 --> -128
1000 0000 - 1 --> 0111 1111 --> 127

2.整数越界

  • 整数以纯二进制方式进行计算的，所以：
    1111 1111 + 1 --> 1 0000 0000 --> 0
0111 1111 + 1 --> 1000 0000 --> -128
1000 0000 - 1 --> 0111 1111 --> 127

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三、C语言-格式化输入输出

整型：char，short，int，long，long long

在所输入输出时只用int或者long long

  • %d：char，short，int (10进制打印)
  • %ld：long，long long
  • %u：unsigned
  • %lu：unsigned long long

例 1：

int main(int argc, char const *argv[])
{
    char c = -1;
    int i = -1;
    printf("c = %u\n", c);
    printf("i = %u\n", i);
    return 0;
}

输出：

c = 4294967295
i = 4294967295

分析：

char c = -1； 11111111
int i = -1；  11111111 11111111 11111111 11111111
i 和 c 作为printf的参数，编译器会把自动转换为int类型；
因为是有符号的所以扩展到全部位上都是1；
有因为“%u”以unsigned打印，所以4294967295

8进制和16进制

  • 一个以0开始的数字字面量是8进制
  • 一个以0x开始的数字字面量是16进制
  • 16进制很适合表达二进制数据，因为4位2进制正好是一个16进制
  • 8进制的一位数字正好表达3位二进制

* 实例2：

int main(int argc, char const *argv[])
{
    char c = 012;
    int i = 0x12;
    printf("c = %d\n", c);
    printf("i = %d\n", i);
    return 0;
}

输出：

c = 10
i = 18

* 实例3：

int main(int argc, char const *argv[])
{
    char c = 012;
    int i = 0x12;
    printf("八进制c = %o\n", c);
    printf("十进制i = %x\n", i);
    return 0;
}

输出：

八进制c = 12
十进制i = 12

四、整型的选择

  • 为什么整型分那么多种；
    • 为了准确表达内存，做底层程序的需要
  • 没有特殊需求就选择int
    • 现在的CPU的字长普遍是32位或64位，一次内存读写就是一个int，一次计算也是一个int，选择更短的类型不会更快，甚至更慢
    • 现代的编译器一般会设计内存对齐，所以更短的类型实际在内存中可能也占据一个int的大小
  • unsigned与否只是输出的不同，内部计算还是一样的。
posted @ 2022-08-06 13:04  DingJie1024  阅读(297)  评论(0)  编辑  收藏  举报