原码、反码、补码

计算机中数分为正数负数(包括正浮点数和负浮点数)。
规定:最高位为符号位,0表示正数,1表示负数。

注意:

  • 1、原码反码补码变换时【符号位】不参与变换
  • 2、计算机中保存正数由于【正反补】三码相同,故理解为以三者中任一形式保存都对
  • 3、计算机中保存负数以【补码】的形式保存

一、定义:

1、原码

正数原码 = 本身
负数原码 = 符号位不变 + 该负数的绝对值(相反数)

eg:
+1原码为:0000 0001
-1 原码为:1000 0001

2、反码:

正数反码 = 本身
负数反码 = 符号位不变 + 其他位按位取反

eg:
+1反码为:0000 0001
-1 反码为:1111 1110

3、补码

正数补码 = 本身
负数补码 = 反码 + 1 = 符号位不变 + 其他位按位取反 +1

eg:
+1补码为:0000 0001
-1 补码为:1111 1111

  • 计算步骤:
    (1)-1原码 = 1000 0001,
    (2)-1反码=1111 1110,
    (3)-1反码+1=1111 11111

结论:
正数:原码、反码、补码相同
负数:原码、反码、补码不同,可根据上述公式计算。

二、正负数的还原

由于计算机中保存负数是以补码的形式保存,正数三码合一,故可以理解为计算机保存所有数据都是以【补码】的形式保存。
也就是说寄存器中读出的二进制都是补码,所以要知道读出的值是什么,则需要对数据进行还原。

还原方法如下:
1、正数实际值 = 寄存器读出的二进制
2、补码 = 按位取反再加1
3、负数实际值 = (-1) * ((~寄存器读出的二进制 )+ 1)

推导过程:

  • 01、从寄存器中读取到一个负数,已知读取到的二进制是该负数的【补码】
  • 02、因:负数补码 = 该负数反码 + 1
  • 03、则:该负数反码 = 该负数补码 - 1
  • 04、即:该负数反码 = 该负数补码 + (-1)
  • 05、则:~该负数反码 = ~(该负数补码 + (-1))
  • 06、即:~该负数反码 = (~该负数补码) + (~(-1))
  • 07、即:~该负数反码 = ~该负数补码 + 1


  • 08、又:将该负数反码看做一个普通的【没有符号位】的数字A

  • 09、则:~A = ~该负数反码 = ~该负数补码 + 1

  • 08、又:负数 = (-1) * 负数绝对值 = (-1) * 该负数的相反数

  • 09、而:该负数的相反数为正数,补码原码反码三码合一,故:【~正数】等价于【~正数的反码】
  • 10、故:|负数| =

代码:

/* 从寄存器中直接读出二进制数(包含负数),转化为实际表示的十进制 */
int dataDec = 0if(data & 0x80)//最高位为1,负数,data为从寄存器中直接读出来的二进制数
{
    dataDec = (-1) * (~data  + 1);
}
else          //最高位为0,正数
{
    dataDec = data ;
}

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