二进制补码是计算机中用于表示有符号整数的标准方法,其核心规则如下:
一、基本规则
正数表示 正数的补码与原码相同,直接使用二进制表示。例如,+5的原码和补码均为`0000 0101`。
负数表示
负数的补码通过以下步骤获得:
- 取反: 将原码除符号位外的所有位取反(0变1,1变0); - 加1
二、示例计算
-5的补码:
1. 原码:`0000 0101`
2. 取反:`1111 1010`
3. 加1:`1111 1011`。
-1的补码:
1. 原码:`1000 0001`
2. 取反:`0111 1110`
3. 加1:`0111 1111`。
三、特性与优势
简化运算 补码使得加法和减法统一为加法运算,无需单独处理符号位。例如,`-5 + 3`可转化为`1111 1011 + 0000 0011 = 0000 0110`(结果为2)。
避免溢出
补码系统通过模运算处理溢出,例如8位补码中,`1111 1111`表示-1,再加1会回绕到`0000 0000`(即+0),避免溢出。
四、应用场景
计算机底层: 所有整数运算均基于补码实现,包括算术运算和逻辑运算;
编程语言:如Java中的`byte`类型(8位)采用补码表示,范围为-128到127。
五、注意事项
符号位处理:最高位为符号位,0表示正数,1表示负数;
无符号转换:若需将补码转换为无符号数,可对所有位取反加1(如Java中`bytevalue & 0xFF`)。