C语言学习笔记

1. C程序编译

C程序的编译可以简单分为4个步骤：预处理，编译，汇编，。

预处理展开头文件·删除注释，条件编译（例如#if，#ifdef），宏定义展开 (.i文件) gcc -E ex.c -o ex.i
编译检查语法，将高级语言转换成汇编语言(.s文件) gcc -S ex.i -o ex.s
汇编将汇编语言转化为机器语言(.o文件) gcc -c ex.s -o ex.o
链接链接不同系统下的库文件(可执行文件) gcc ex.o ex

2. 原码、反码、补码

2.1 基础概念

数据在技术及内部是以补码的形式存储的
数据分为有符号数和无符号数。
- 正数的首位地址为0，其原码是有十进制转二进制
- 负数的首位地址为1，其原码是十进制数转二进制数，再讲首位地址改为1。
对于一个数字，技术及要使用一定的编码方式进行存储，原码、反码、补码是机器存储一个具体数字编码方式。

2.2 具体方式

原码

符号位（首位）加上真值得绝对值。

int 12的原码--->0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1100(补全所有位)

int -12的原码--->1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1100

反码

正数的反码与原码相同，负数的反码是除符号位，其余位取反。

int 12的反码--->0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1100(补全所有位)

int -12的反码--->1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0011

补码

正数的补码与原码相同，负数的补码是反码基础上加1

int 12的反码--->0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1100(补全所有位)

int -12的反码--->1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0100

2.3 三种编码方式各自的用处

<font size=4 color=red> 计算机只做加法运算。</font>

情景1：两个正数进行运算，原码即可解决

10+2

1010 +
0010
_______________
1100----->(12)

情景2：一正一负，10+(-2),

//原码
10+(-2)
 1010 +
 1010
_______________
10100----->(20)
//结果明显是不对的，那就说明负数与正数之间采用的不是原码

//反码
10+(-2)
  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 +
  1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110
_________________________________________
1 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000
//我们发现，好像除去符号位的话，结果是正确的。但是有一种情况还例外
10+(-10)
 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 +
 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0101
_________________________________________
 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111--->1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 (原码)
//除去符号位，好像结果出乎意料了啊，是-0。
//再试一下
1+(-1)

0001
1110 +
__________
1111 ----->1000(原码)
//还是-0
//虽然人们理解上+0和-0是一样的, 但是0带符号是没有任何意义的. 而且会有[0000 0000]原和[1000 0000]原两个编码表示0.

//于是补码的出现, 解决了0的符号以及两个编码的问题：
1+(-1)
  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001
  1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 +
____________________________________________
1 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000--->原码(0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000)
//补码
10+(-2)
  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 +
  1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110
_________________________________________
1 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000
//首位的1，数据溢出了，系统自动将其舍弃了。所以结果是 1000(补码)

//1000(补码) 首位是1，说明它是正数，正数的原码，补码相同，其结果转化为十进制8。

总结：根据以上的代码，可以确定的话0的话只有+0，没有-0，所谓的0不带符号，其实就是把它包含进了正数范围去了。
这样的话，假设我们现在的int是4Byte的，那么(10000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000)其实是没有反码和原码的，因为你第一位表示符号，你根本无法减1，去转换反码。
-1-int的最大值(2^31-1)的补码结果就是(10000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000)，因为实际上是使用以前的-0的补码来表示，所以没有反码和原码的。
(10000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000)其实就是(-2^31)，所以int的最小范围就是这个，而不是((-2^31)+1)。

使用补码，不仅解决了0的问题，还能多表示一个最低数。

参考：

C++原码、反码、补码详解