C之有符号与无符号（二）

        我们在 C 语言中经常会见到 unsigned 关键字，那么这是什么意思呢？在计算机内，数据类型分为有符号和无符号两种类型。它的最高位用于标识数据的符号：如果最高位为 1，表明这个数为负数；如果是0的则表明这个数为正数。那么我们就来做个试验验证下，代码如下所示：

#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 为负数最高位为1，理论上 & 之后应该不等于0，所以打印的会是1；s 为正数最高位为0，，理论上 & 之后应该等于0，打印的会是0；i 位负数，会打印1。下来我们在 Linux 环境中用 gcc 编译下，看看结果是否和我们分析的一致，结果如下：

        我们打印的结果也从侧面证实了我们的分析是对的。那么在计算机内部是怎样表示有符号数的呢？答案用补码来表示，正数的补码为正数本身，负数的补码为负数的绝对值各位取反后加1。我们来分析下 -7 的补码是多少？

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

这是我们分析的结果，那么我们用计算器转换下看看，是否和我们分析的一致呢？

        我们看到结果和我们分析的是一致的。在计算机内部用原码表示无符号数，无符号数默认为正数，无符号数没有符号位。对于固定长度的无符号数，MAX_VALUE + 1 ==> MIN_VALUE，MIN_VALUE - 1 ==> MAX_VALUE。

        在 C 语言中变量默认为有符号的类型，unsigned 关键字声明变量为无符号类型。注意：C 语言中只有整数类型能够声明 unsigned 变量。下来我们再做个试验，代码如下：

#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;
}

        我们当然会认为这个程序输出的是 i + j <= 0，可事实是这样吗？我们来编译下，得到结果如下：

        结果和我们想的不一样，那么这是怎么回事呢？原来在计算机内部，当有符号数和无符号数混合运算时，计算机将自动的将有符号数转换为无符号数后再进行计算，结果为无符号数。那么这个程序输出的结果当然是大于0的啦。

        我们在这块要注意一个陷阱，那就是错误的使用了 unsigned 。我们来看这样一个例子，代码如下：

#include <stdio.h>

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

        在我们的认为中，这个程序会输出 0-9 就完了，那么真是这样吗？我们编译下，看看结果

        结果就是如上图所示，那么这些这么的大的数字是在哪打印出来的呢？程序在不停输出，不得已中断程序的运行。仔细的看看我们的示例代码，我们定义的是 unsigned int 类型的，无符号类型的。因而它是一直大于0的，在减到0的时候，再次减1就是 2^32 - 1 了。为什么是32呢？因为在 Linux 中，int 型数据是 4 个字节，每个字节占 8 bit，所以一共占 32 bit位。

        那么我们本节学习了有符号数与无符号数。有符号数用补码表示：正数的符号位为0，负数的符号位为1。无符号数用原码表示：无符号数没有符号位，无符号数只用于表示正数。unsigned 只能修饰整数类型的变量，当有符号数和无符号数混合运算时，计算机将自动的将有符号数转换为无符号数后再进行计算，结果为无符号数。后面我们会继续学习 C 语言的相关知识。

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