练习-整数在内存中存储练习题

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前言

本篇文章记录整数在内存中存储练习题，巩固基础。

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一、整型值赋值给signed char和unsigned char

解题入手点：

1. 将整型值转换为补码二进制
2. 截断，将整型值的补码的低八位存储到signed char或unsigned char变量中
3. 输出时，signed char和unsigned char都需要需要整型提升；
   将signed char的整型提升后的补码转换成原码后输出，unsigned char直接输出。

注意：visual studio 2022编译器中的char默认类型为signed char
以下题目均运行在32位机器

1.1 将整型值-1分别赋值分signed char和unsigned char

结果分析：

-1的二进制如下
原码->1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001
反码->1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110
补码->1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111
-1的低八位：1111 1111
则 变量a 的二进制位：1111 1111
变量b的二进制：1111 1111
变量c的二进制：1111 1111
输出
%d为整型值打印
a,b,c为char,需要进行整型提升
a和b为符号数，则整型提升的二进制如下:
补码->1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111
输出时需要转换成原码
原码->1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001->十进制为-1
c为无符号数，整型提升的二进制如下
补码->0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 1111
输出时不需要转换成原码
原码->0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 1111->十进制为255

1.2 将整型值-128赋值给signed char

结果分析：

-128的二进制如下
原码->10000000 00000000 00000000 10000000
反码->1111 1111 1111 1111 1111 1111 0111 1111
补码->1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000
-128的低八位：1000 0000
a存储的二进制为：1000 0000
输出
%u输出的是无符号整型
a为char，则需要进行整型提升，整型提升的二进制如下
补码->1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000
将整型提升的补码直接输出
原码->1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000->十进制4294967168
%d输出的是有符号整型
整型提升的二进制
补码->1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000
输出时需要转换成原码
原码->1000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 0000->十进制-128

1.3 将整型值128赋值给signed char

结果分析：

128的二进制如下（整数原码、补码、反码相同）
原码->0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 0000
128的低八位
a存储的二进制1000 0000
a存储的二进制与题目二的一致，则分析结果一致。
请参考题目二

1.4 将-1,-2…-1000依次赋值给char str[1000]

结果分析:

char的取值范围[-128,127]
str[0] = -1,str[1] = -2…str[127] = -128;
当str[128] = -129时，超出char的取值范围时，则
-129的二进制
原码->1000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 0001
反码->1111 1111 1111 1111 1111 1111 0111 1110
补码->1111 1111 1111 1111 1111 1111 0111 1111
str[128]存储的二进制为0111 1111
二进制0111 1111->十进制127
直到str[255] = -256时，
-256的二进制
原码->1000 0000 0000 0000 0000 0001 0000 0000
反码->1111 1111 1111 1111 1111 1110 1111 1111
补码->1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000
str[255]存储的二进制为0000 0000->十进制0
0对应的字符为’\0’

可以把char的取值范围看成一个圈，如下图1.4所示

图1.4 signed char的取值范围

二、unsigned int和signed int

2.1 将负数赋值给unsigned int

结果分析：

当i变为-1时
-1的二进制如下：
原码->1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001
反码->1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110
补码->1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111
将二进制1111 1111 1111 1111 1111保存到unsigned int变量i中
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111->十进制为4294967295
程序陷入无限循环。

2.2 库函数strlen()返回值相减

结果分析：

库函数strlen()返回值类型为size_t，size_t 定义为unsigned int
unsigned int的取值范围永远 >=0
所以输出>

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总结

本篇文章叙述了将整型值分别赋值给signed char和unsigned char;将负数赋值给unsigned int。在往后使用unsigned int 时，一定考虑其取值范围。