补码和数的转换(unsigned/char|int)

(注: 参考了百度百科中的部分内容 http://baike.baidu.com/view/377340.htm,http://baike.baidu.com/view/7836617.htm#1

       参考了维基面科中的部分内容 http://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%BA%8C%E8%A1%A5%E6%95%B0)

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1. 补码概念(计算计系统计算的基础)

补码(two's complement)

在 计算机系统中，数值一律用补码来表示（存储）。 主要原因：使用补码，可以将符号位和其它位统一处理；同时，减法也可按 加法来处理。

正数的补码是其本身(正数的原码、反码、补码都是其本身)，例如char=5 表示为 0000 0101

负数的补码是其对应正数按位取反+1，例如char=-5 表示为 1111 1011

例子：两都相加的效果(5+-5我们知道为0的，计算机怎么算呢，使用补码就很好算了，只接用数字电路的加法器)

  0000 0101

  1111 1011

+=========

1 0000 0000

因为是8字节的，高位溢出掉，结果也就是0了；这个比采用原码要省很多事(原码char=-5为 1000 0101)，这也是一开始计算机系统采用补码的原因。

 

2. 补码符号延展，扩位(用于转换)

将一个特定比特补码系统的数字要以较多比特表示时（例如，将一个字节的变量复制到另一个二个字节）， 所有增加的高比特都要填入原数字的符号比特。

十进制	4 位补码	8 位补码

5	0101	0000 0101
-3	1101	1111 1101

(对于无符号型的数字，符号比特使用0:

也可以这样说：短类型到长类型的转换，要分两种情况进行。如果短类型是无符号整数，则长类型的高位部分填0；如果短类型是有符号整数，则长类型的高位部分填短类型的符号位。)

例子 char cTemp = 0xFF;   //(-1)

          unsigned char ucTemp = 0xFF;  //(255)

          int iTemp1 = cTemp;     // 值为 0x FF FF FF FF   // -1    //根据符号延展特点，char转int，缺3个字节，补充出来就是0xFF FF FF FF，也是-1

          int iTemp2 = ucTemp;   // 值为 0x00 00 00 FF   // 255 //根据符号延展特点，unsigned char的符号位为0，补充出来就是 0x00 00 00 00 FF，也是255

 

3. 短类型-->长类型转换规则次序

转换规则顺序如下图所示。
double ← float 高
↑
long
↑
unsigned
↑
int ←char,short 低

结合补码的结构和补码的延展特点，对于数字的转换非常有处

例如：char cTemp = 0xFF;   //对于char型FF也就是-1

            unsigned char ucTemp = cTemp; // 0xFF不考虑符号的话，就是255了

             unsigned int uiTemp = cTemp;      // 这个转换就有点特殊了，char会首先转为int，然后再由int赋值给unsigned int. 值为 0x FF FF FF FF，为正的2^32

 

4. 长类型-->短类型转换

长类型到短类型的转换，采用直接截断的方式，根据字节序的不同，截取物理上的前几个字节或后几个字节，得到的效果是一致的，最终取低位值赋值给短类型。

使用little-endian的话，也就是最常用的字节序(具体参考另一篇文章：字节序)，类型转换时：取低地址上的对应数字

    例如：int iTemp = 0x12345678;                           //例如存储为 1000(0x78), 1001(0x56), 1002(0x34), 1003(0x12)

                short sTemp = iTemp; // 取值为0x5678 // 例如存储为 1000(0x78), 1001(0x56)

                char cTemp = iTemp;  // 取值为0x78      // 例如存储为  1000(0x78)

使用big-endian的话(也称为网络字节序)，类型转换时：取高地址上的对应数字

    例如：int iTemp = 0x12345678;                           //例如存储为 1000(0x12), 1001(0x34), 1002(0x56), 1003(0x78)

                short sTemp = iTemp; // 取值为0x5678 // 例如存储为 1002(0x56), 1003(0x78)

                char cTemp = iTemp;  // 取值为0x78      // 例如存储为  1003(0x78)