原码,反码,补码

发布时间 2023-03-30 21:34:10作者: Timospirit

0 为什么会出现原反补

0.1如果用原码计算会出现的问题

0000 0000 == +0
1000 0000 == -0
如果+0 +1 = +1 == 0000 0001 没有问题
如果-0 + 1 = +1 !=1000 0001 为-1 出现问题
如果-1 +1 = 0 != 1000 0010为-2 出现问题
所以用原码的方式计算负数的加减法,在十进制到二进制的逻辑上会出现错误

0.2 反码的诞生

为了解决上面用原码不能解决的问题,所以反码因此诞生
反码:正数反码不变,负数的反码在原码的基础上,符号位不变,数值取反

十进制 原码 反码 补码
+127 0111 1111 0111 1111 0111 1111
+3 0000 0011 0000 0011 0000 0011
+2 0000 0010 0000 0010 0000 0010
+1 0000 0001 0000 0001 0000 0001
+0 0000 0000 0000 0000 0000 0000
-0 1000 0000 1111 1111 0000 0000
-1 1000 0001 1111 1110 1111 1111
-2 1000 0010 1111 1101 1111 1110
-3 1000 0011 1111 1100 1111 1101
-127 1111 1111 1000 0000 1000 0001
-128 1000 0000

十进制计算:-3 +1 =-2
二进制原码计算: 1000 0011 + 0000 0001 = 1000 0100 转成十进制为 -4 显然不对
二进制反码计算: 1111 1100 + 0000 0001 = 1111 1101 (注意此时是反码)转成原码 为1000 0010 在转十进制为-2 结果正确
同理计算 -2+1=-1 ,-1+1=-0
-0+1 =+1 但是用反码来计算 却得出+0 出现新的问题
问题出现的主要原因:有-0,+0两种零,在二进制中是两个逻辑形式,在十进制中可以看成一种逻辑形式

0.3 补码的诞生

为了解决二进制两种逻辑零的问题,所以诞生了补码
补码:正数的补码是其本身,负数的补码是在反码的基础上+1
看上面表格中可知:-0和+0的二进制补码形式相同,解决了俩个零问题,还生成了一个特殊的-128它只有补码没有原码和反码。
最后所用问题得到解决,计算机决定用补码的形式来存储数据。
一个字节8bit在计算机中表现的数据范围为+127~-128 or 0111 1111 ~ 1000 0000(补码表示)

1 原码,反码,补码,移码互相之间转换

1.1 各种码概念

原码:十进制数据的二进制表现形式,最左边是符号位,0为正,1为负
反码:正数的反码不变,负数的反码是符号位保持不变,其余位取反
补码:正数的补码是其本身,负数的补码是在反码的基础上+1

1.2 转换规则

正数:原码,反码,补码互相转换码不变
负数:原码-->反码 符号位不变,数值位按位取反
反码-->补码 末位+1
原码<-->补码 从右往左找第一个1,这个1左边的所用**数值位**按位取反

1.3 码的范围

以1字节8bit为例子

各种码 合法范围 最大值 最小值 真值0的表示
原码 -127~127
-(27-1)~(27-1) 0111 1111 1111 1111 0000 0000
1000 0000
反码 -127~127
-(27-1)~(27-1) 0111 1111 1000 0000 0000 0000
1111 1111
补码 -128~127
-27~(27-1) 0111 1111 1000 0000 0000 0000