unsigned中无符号是什么详析

前言

想要弄清什么是无符号，什么是有符号，就需要先知道数据在计算机内是如何存储的

数据是如何储存的

在计算机内，数据都是以二进制的零一串的形式储存的，并且称带符号的二进制数称为机器数
整数机器数有3种形式：原码、反码、补码

• 二进制的最高位是符号位：0代表正数，1代表负数。“无符号”和“有符号“中的”符号“就值得是这个符号位。
• 按照一个数的正负，直接写出它的二进制表示形式就是原码
• 正数的原码、反码、补码是相同的
• 负数的原码、反码、补码要经过计算的
  • 反码：原码的符号位不变，其他位按位取反
  • 补码：反码+1
• 在内存中存储的形式是补码

int n = 10，整形占四个字节（32bit）
00000000000000000000000000001010 原码
00000000000000000000000000001010 反码
00000000000000000000000000001010 补码
int n = -10
10000000000000000000000000001010 原码
111111111111111111111111111111110101 反码
111111111111111111111111111111110110 补码

什么叫无符号

前面已经知道，数据是以二进制的形式储存在内存之中，并且二进制的最高位为符号位

在C语言中，将基本数据类型划分为signed(有符号)和unsigned(无符号)两类
在signed类中，有符号，顾名思义就是二进制的最高位代表着符号位，即0位正数，1为负数。
而在unsigned中，无符号，就是二进制的最高位不是符号位，它是0或1并不代表着这个二进制数为正或负

• 初始化变量int a = 10它等价于signed int a =10因为关键字signed在定义的时候可以省略，C语言中默认是有符号数所以我们以往定义的整形变量都是有符号数字
• 如果想要定义一个无符号数，就必须加关键字unsigned，定义一个无符号的10：unsigned int a = 10
• 这里需要注意的一点是：因为无符号数字没有符号位这个概念，数字连符号都没有了没有正负之分，所以它只能表示正数
• 但是无符号数字也能存放负数，这点是无符号数字中最”妙“的点

接下来用unsigned int a = 10和unsigned int a = -10举例进行介绍

10为正数，三码都一样，所以10的补码为00000000000000000000000000001010 ，表面上看有无符号的10的补码都一致，但是本质上无符号的最高位不是符号位

-10的原码为10000000000000000000000000001010
原码除了符号位，其他取反加1得到反码：111111111111111111111111111111110101
反码加1得到补码：111111111111111111111111111111110110
unsigned int a = -10然后把-10的补码存到a中，所以此时无符号变量a中存放着：111111111111111111111111111111110110

因为a为无符号变量，所以111111111111111111111111111111110110的最好位1不代表着符号，所以a的本质就是一个正数，正数原码、补码、反码相同，所以111111111111111111111111111111110110就是a所表示数字的原码，所以输出时，就会把这个二进制序列直接输出。

接下来输出一下无符号a的值：

int main()
{
	unsigned int a = -10;
	printf("%u\n", a);  //无符号的数用%u输出
	return 0;
}

结果为：

这是一个很大的数，我们用计算器验证一下二进制序列111111111111111111111111111111110110的十进制数是多少：

所以无符号a输出的结果就是以-10的补码为原码的正数的十进制

例题

例1

一下代码的结果是：

#include <stdio.h>
int i;
int main()
{
    i--;
    if (i > sizeof(i))
    {
        printf(">\n");
    }
    else
    {
        printf("<\n");
    }
    return 0; 
}

A.>
B.<
C.不输出
D.程序有问题

在C语言中，全局变量，没有初始化，默认为0，i--后，i结果为-1，sizeof(i)按照i类型大小是4，所以按照此分析，结果应为B，但B选项是错误的

正确选项其实为A

因为sizeof返回值类型为无符号整形,因此编译器会自动将左侧的i转换为无符号的整形数据，-1的无符号整形是一个非常大的正数，肯定超过4，所以正确选项为A

例2

//输出的结果是什么？
int i= -20;
unsigned  int  j = 10;
printf("%d\n", i+j);
//按照补码的形式进行运算，最后格式化成为有符号整数

• i的原码是：100000000000000000000000000010100
• i的反码是：1111111111111111111111111111111101011
• i的补码是：1111111111111111111111111111111101100
• j 的补码是：000000000000000000000000000001010
• i+j的补码是：1111111111111111111111111111111110110
• i+j的原码是： 100000000000000000000000000001010
• i+j的值为-10，输出-10

例3

//输出结果？
unsigned int i;
for(i = 9; i >= 0; i--)
{
  printf("%u\n",i);
}

答案：死循环

分析：因为i为一个无符号的int，所以当i为0时，再减1不会变成负数，反而会变成一个极大的数，必定大于0，然后这个极大的数逐渐-1，当再次等于0时，循环上述的操作，所以此程序是死循环。

总结