C 語言中無符號整數和有符號整數的區別

1. C 語言中 signed 和 unsigined Int 之間的區別
2. 記憶體要求
3. まとめ

下面的文章將探討 C 程式語言中帶符號和無符號 int 之間的區別。

C 語言中 signed 和 unsigined Int 之間的區別

signed int 和 unsigned int 之間的區別並不像某些人想象的那麼複雜。signed int 通常表示為 int，但在處理 unsigned int 時，我們必須寫為 unsigned int。

int 是一種資料型別而 unsigned 只是一個關鍵字這一事實具有與硬體級別相關的特定功能。這種獨特的目的在兩者之間產生了更顯著的差異，將在以下部分中進一步詳細介紹。

• int 資料型別是 signed 並且必須具有至少 -32767 到 32767 的範圍作為其最小範圍要求。limits.h 指的是實際值作為 INT MIN 和 INT MAX 的對應值。
• unsigned int 具有從 0 到 65535（含）的最小範圍，實際最大值由標頭檔案的 UINT_MAX 常量定義。如果值為無符號，則不需要將位之一用於符號。

這意味著你會收到更多種類的正面編碼，而不會犧牲任何負面編碼。

記憶體要求

首先，檢查 signed int 和 unsigned int 在計算機系統中佔用了多少記憶體空間。

1. int 的記憶體要求是 4 bytes，乘以 8 是 32 bits。

   4x8= 32 bits
   

2. 此外，unsigned int 還佔用了 4 位元組 的記憶體空間，加起來為 32 位。

   • 在 int 資料型別中，32-bits 中最左邊的 bit 指定為 sign bit，指示整數是正數還是負數。1 表示負值，而 0 表示正值。
   • 當前可以儲存在 int 變數中的整數範圍是 -(2^31) 到 2^31-1，等於 -2 147 483 648 到 2 147 483 647)。

當一個負數輸入計算機時，它會以二進位制形式表示為該數字的 2 補碼。正因為如此，記憶體的開始位總是被設定為 1，而計算機只要看到初始位被設定為 1，就會知道它遇到了一個負數。

每當我們訪問該數字時，它都會通過對其應用 2 的補碼來恢復其原始形式。然而，對於 unsigned int 資料型別，沒有像 sign bit 這樣的 bit。

因此，它現在擁有所有 32 位可供我們用來儲存資料。unsigned int 中可以儲存的整數範圍是從 0 到 2^32-1，相當於 0 到 4、294、967、295，包括的。

unsigned int 資料型別的變數是計算機通常以二進位制格式儲存資料的地方。

讓我們舉個例子。首先，我們將給變數 x 一個無符號型別的初始值。

然後，當我們試圖將負數儲存在 unsigned int 變數 x 中時，計算機使用 123 的 2's 補碼將其表示為負數。然後將該表示儲存在 x` 變數的記憶體中。

unsigned int x;
x = -123;

因此，當我們將負數 -123 儲存在 int 資料型別的變數 y 中時，計算機將 -123 的 2 的補碼錶示為負整數，然後將其儲存在 y 變數的記憶。

int y;
y = -123;

Unsigned int 變數僅以標準二進位制形式儲存正值；當我們試圖通過 x 變數的記憶體訪問它的記憶體時，沒有保留符號位。結果，計算機不需要轉換，之前儲存的 2 補碼被恢復並顯示為常規二進位制數。

printf("%d\n",x);

當我們試圖訪問變數 y 的記憶體時，計算機確定它是 int 資料型別。然後它檢查了 32-bit 最左邊位置的 bit，發現它是 1。

結果，它再次使用了 2 的補碼，新增了一個負號（-），並列印了結果。

printf("%d\n",y);

完整的原始碼：

#include <stdio.h>

int main() {
  unsigned int x;
  x = -123;
  int y;
  y = -123;
  printf("%d\n",x);
  printf("%d\n",y);
  return 0;
}

輸出：

-123
-123

まとめ

現在我們熟悉了有符號整數和無符號整數之間的主要區別，你還應該意識到這兩種資料形式都有一些優點和缺點，其平衡完全取決於你的需求。

例如，如果你希望儲存大量數字，你應該使用 unsigned int，並且你確信永遠不會有負值。否則，如果你使用 int 資料型別會有所幫助。