C之有符號與無符號（二）

        我們在 C 語言中經常會見到 unsigned 關鍵字，那么這是什么意思呢？在計算機內，數據類型分為有符號和無符號兩種類型。它的最高位用于標識數據的符號：如果最高位為 1，表明這個數為負數；如果是0的則表明這個數為正數。那么我們就來做個試驗驗證下，代碼如下所示：

#include <stdio.h>

int main()
{
    char c = -5;
    short s = 6;
    int i = -7;
    
    printf("c : %d\n", ( (c & 0x80) != 0 ));
    printf("s : %d\n", ( (s & 0x8000) != 0 ));
    printf("i : %d\n", ( (i & 0x80000000) != 0 ));
    
    return 0;
}

        c 為負數最高位為1，理論上 & 之后應該不等于0，所以打印的會是1；s 為正數最高位為0，，理論上 & 之后應該等于0，打印的會是0；i 位負數，會打印1。下來我們在 Linux 環境中用 gcc 編譯下，看看結果是否和我們分析的一致，結果如下：

        我們打印的結果也從側面證實了我們的分析是對的。那么在計算機內部是怎樣表示有符號數的呢？答案用補碼來表示，正數的補碼為正數本身，負數的補碼為負數的絕對值各位取反后加1。我們來分析下 -7 的補碼是多少？

        -7 ==> |-7| + (末位+1)==> 111 + 1==> 0000 0111 + 1 ==> 1111 1000 + 1 ==> 1111 1001

這是我們分析的結果，那么我們用計算器轉換下看看，是否和我們分析的一致呢？

        我們看到結果和我們分析的是一致的。在計算機內部用原碼表示無符號數，無符號數默認為正數，無符號數沒有符號位。對于固定長度的無符號數，MAX_VALUE + 1 ==> MIN_VALUE，MIN_VALUE - 1 ==> MAX_VALUE。

        在 C 語言中變量默認為有符號的類型，unsigned 關鍵字聲明變量為無符號類型。注意：C 語言中只有整數類型能夠聲明 unsigned 變量。下來我們再做個試驗，代碼如下：

#include <stdio.h>

int main()
{
 
    unsigned int i = 5;
    int j = -10;
    
    if( (i + j) > 0 )
    {
        printf("i + j > 0\n");
    }
    else
    {
        printf("i + j <= 0\n");
    }
    
    return 0;
}

        我們當然會認為這個程序輸出的是 i + j <= 0，可事實是這樣嗎？我們來編譯下，得到結果如下：

        結果和我們想的不一樣，那么這是怎么回事呢？原來在計算機內部，當有符號數和無符號數混合運算時，計算機將自動的將有符號數轉換為無符號數后再進行計算，結果為無符號數。那么這個程序輸出的結果當然是大于0的啦。

        我們在這塊要注意一個陷阱，那就是錯誤的使用了 unsigned 。我們來看這樣一個例子，代碼如下：

#include <stdio.h>

int main()
{
 
    unsigned int i = 0;
    
    for(i=9; i>=0; i--)
    {
        printf("i = %u\n", i);
    }
    
    return 0;
}

        在我們的認為中，這個程序會輸出 0-9 就完了，那么真是這樣嗎？我們編譯下，看看結果

        結果就是如上圖所示，那么這些這么的大的數字是在哪打印出來的呢？程序在不停輸出，不得已中斷程序的運行。仔細的看看我們的示例代碼，我們定義的是 unsigned int 類型的，無符號類型的。因而它是一直大于0的，在減到0的時候，再次減1就是 2^32 - 1 了。為什么是32呢？因為在 Linux 中，int 型數據是 4 個字節，每個字節占 8 bit，所以一共占 32 bit位。

        那么我們本節學習了有符號數與無符號數。有符號數用補碼表示：正數的符號位為0，負數的符號位為1。無符號數用原碼表示：無符號數沒有符號位，無符號數只用于表示正數。unsigned 只能修飾整數類型的變量，當有符號數和無符號數混合運算時，計算機將自動的將有符號數轉換為無符號數后再進行計算，結果為無符號數。后面我們會繼續學習 C 語言的相關知識。

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