C 语言中无符号整数和有符号整数的区别

1. C 语言中 signed 和 unsigined Int 之间的区别
2. 内存要求
3. 结论

下面的文章将探讨 C 编程语言中带符号和无符号 int 之间的区别。

C 语言中 signed 和 unsigined Int 之间的区别

signed int 和 unsigned int 之间的区别并不像某些人想象的那么复杂。signed int 通常表示为 int，但在处理 unsigned int 时，我们必须写为 unsigned int。

int 是一种数据类型而 unsigned 只是一个关键字这一事实具有与硬件级别相关的特定功能。这种独特的目的在两者之间产生了更显着的差异，将在以下部分中进一步详细介绍。

• int 数据类型是 signed 并且必须具有至少 -32767 到 32767 的范围作为其最小范围要求。limits.h 指的是实际值作为 INT MIN 和 INT MAX 的对应值。
• unsigned int 具有从 0 到 65535（含）的最小范围，实际最大值由头文件的 UINT_MAX 常量定义。如果值为无符号，则不需要将位之一用于符号。

这意味着你会收到更多种类的正面编码，而不会牺牲任何负面编码。

内存要求

首先，检查 signed int 和 unsigned int 在计算机系统中占用了多少内存空间。

1. int 的内存要求是 4 bytes，乘以 8 是 32 bits。

   4x8= 32 bits
   

2. 此外，unsigned int 还占用了 4 字节 的内存空间，加起来为 32 位。

   • 在 int 数据类型中，32-bits 中最左边的 bit 指定为 sign bit，指示整数是正数还是负数。1 表示负值，而 0 表示正值。
   • 当前可以存储在 int 变量中的整数范围是 -(2^31) 到 2^31-1，等于 -2 147 483 648 到 2 147 483 647)。

当一个负数输入计算机时，它会以二进制形式表示为该数字的 2 补码。正因为如此，内存的开始位总是被设置为 1，而计算机只要看到初始位被设置为 1，就会知道它遇到了一个负数。

每当我们访问该数字时，它都会通过对其应用 2 的补码来恢复其原始形式。然而，对于 unsigned int 数据类型，没有像 sign bit 这样的 bit。

因此，它现在拥有所有 32 位可供我们用来存储数据。unsigned int 中可以存储的整数范围是从 0 到 2^32-1，相当于 0 到 4、294、967、295，包括的。

unsigned int 数据类型的变量是计算机通常以二进制格式存储数据的地方。

让我们举个例子。首先，我们将给变量 x 一个无符号类型的初始值。

然后，当我们试图将负数保存在 unsigned int 变量 x 中时，计算机使用 123 的 2's 补码将其表示为负数。然后将该表示存储在 x` 变量的内存中。

unsigned int x;
x = -123;

因此，当我们将负数 -123 保存在 int 数据类型的变量 y 中时，计算机将 -123 的 2 的补码表示为负整数，然后将其存储在 y 变量的记忆。

int y;
y = -123;

Unsigned int 变量仅以标准二进制形式保存正值；当我们试图通过 x 变量的内存访问它的内存时，没有保留符号位。结果，计算机不需要转换，之前保存的 2 补码被恢复并显示为常规二进制数。

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

当我们试图访问变量 y 的内存时，计算机确定它是 int 数据类型。然后它检查了 32-bit 最左边位置的 bit，发现它是 1。

结果，它再次使用了 2 的补码，添加了一个负号（-），并打印了结果。

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

完整的源代码：

#include <stdio.h>

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

输出：

-123
-123

结论

现在我们熟悉了有符号整数和无符号整数之间的主要区别，你还应该意识到这两种数据形式都有一些优点和缺点，其平衡完全取决于你的需求。

例如，如果你希望存储大量数字，你应该使用 unsigned int，并且你确信永远不会有负值。否则，如果你使用 int 数据类型会有所帮助。