C++ 和无符号类型答案

【问题标题】：C++ and unsigned typesC++ 和无符号类型
【发布时间】：2018-07-01 02:41:11
【问题描述】：

我在看C++ Primer 5th Edition，下面的部分看不懂：

在无符号类型中，所有位都表示值。例如，一个 8 位 unsigned char 可以保存从 0 到 255 的值。

“所有位代表值”是什么意思？

【问题讨论】：

就像你手上的所有手指代表你的整个手一样。
我想这个说法是不正确的。在有符号和无符号类型中，所有位都表示值。例如，8 位可以表示 256 个唯一值，无论类型是有符号还是无符号。
这意味着变量中包含的所有位都可以设置不同，设置或未设置的位的每个组合对应一个不同的值。因此，更改任何位都会更改值或（相反地）更改值意味着至少有一位已更改。注意：该语句是错误的，因为它暗示这仅适用于无符号类型，但也适用于其他一些类型。
@S.M.这个声明是关于无符号类型的，它没有说明有符号类型，所以我不确定你如何认为它不正确
别担心你的英语，你的问题很清楚，措辞很好。如果其他一切都写得好，这里的人们会很乐意帮助语法和拼写。

标签： c++ unsigned bit-representation

【解决方案1】：

您应该将此与signed 类型进行比较。在signed 值中，一位（最高位）用于指示该值是正数还是负数，而其余位用于保存该值。

【讨论】：

这是signed 整数的一种可能实现，但这在现实世界中非常罕见。它被称为补码。包括 x86、ARM、MIPS、POWER 和 SPARC 在内的真实系统都使用二进制补码，但事实并非如此。
@MSalters 所有 3 个允许的表示形式的最高位是符号位，1 是负数；并且在所有情况下，其他位都保存该值（表示不同的是位设置对应于哪些值）
@M.M：“符号位”实现的 -1 等于 1000...1，即值 X 和 -X 仅在一个位上不同，而 其他位 编码abs(X)。二进制补码没有符号位； 所有位都有一个特定的值。最高位恰好是唯一具有负值的位。
@MSalters 您正在描述符号幅度表示。术语“符号位”是指在所有 3 种表示中都持有符号的位
@MSalters 当我看到二进制补码数的最高位是1 时，我知道它是负数。然后我反转所有位，将结果加一，并得到负值。我的描述特别避免说 1 与 2 的补码，因为在两个系统中，最高位是符号指示符，而其余位是值 - 你只需要以不同的方式解释它们。

【解决方案2】：

普通可复制类型对象的值由其中的某些位决定，而其他位不影响其值。在 C++ 标准中，不影响值的位称为 填充位。

例如考虑一个8位的类型，其中最后4位是填充位，那么00000000和00001111所代表的对象具有相同的值，比较相等。

实际上，填充位通常用于alignment 和/或error detection。

知道了上面的知识，就可以明白书上说的是什么了。它说无符号类型没有填充位。但是，这个说法是错误的。事实上，标准只保证unsigned char（和signed char、char）没有填充位。以下是标准[basic.fundamental]/1相关部分的引用：

对于窄字符类型，对象表示的所有位都参与值表示。

此外，C11 标准 6.2.6.2/1 说

对于 unsigned char 以外的无符号整数类型，对象表示的位应分为两组：值位和填充位（后者不需要任何一个）。

【讨论】：

【解决方案3】：

这意味着所有 8 位代表一个实际值，而在 signed 字符中只有 7 位代表实际值，第 8 位（最高有效位）代表该值的符号 - 正或负(+/-)。

【讨论】：

不是真的。在进行基本算术时，硬件不会以特殊方式处理最高位。有符号数仍然使用所有位。它仍然有256个州。有符号/无符号更多的是关于数字代表的范围。上位并不特别。当它是一个签名号码时，恰好会告诉你这个标志。
@William 这正是我的答案。
从表面上看，你所说的都是错误的。 -1 在设置了最高位的情况下不是 1。 (0x81) 有符号字符不是带符号位的七位数字。将其视为 8 位有符号数字会更有帮助。 -1 + 1 为零，因此我们知道 -1 是所有位设置，因为当我们将 1 添加到它时，我们得到零。 (0xFF + 0x01 = 0x00) 有趣的是，所有设置了最高位的数字都是负数。但它不是一个七位数的符号。

【解决方案4】：

例如，一个字节包含8位，所有8位都用于从0开始计数。

对于无符号，所有位 0 = 00000000 表示 0, 00000001 = 1, 00000010 = 2, 00000011 = 3, ... 直到 11111111 = 255。
对于有符号字节（或有符号字符），最左边的位表示符号，因此不能用于计数。（我在光学上分离最左边的位！）0 0000001 = 1，但 1 0000001 = -1、0 0000010 = 2 和 1 0000010 = -2 等等，直到 0 1111111 = 127 和 1 1111111 = -127。在本例中，1 0000000 表示 -0，表示无用/浪费，因此可以表示例如 128。

还有其他方法可以将位编码为数字，有些计算机从左侧开始而不是从右侧开始。这些细节是特定于硬件的，与理解“无符号”无关，你只需要在你想用单个位弄乱代码时关心这一点（不推荐）。

【讨论】：

... 除了符号幅度编码几乎从不用于整数，仅用于浮点

【解决方案5】：

这主要是理论上的事情。在真实硬件上，signed 整数也是如此。显然，对于有符号整数，其中一些值是负数。

回到unsigned - 文中所说的基本上是无符号数的值只是 1signed 整数不是这种情况。因此，如果您需要位掩码，它必须是足够宽的unsigned 类型，否则您可能会遇到无效的位模式。

【讨论】：