二进制补码是计算机中用于表示有符号整数的编码方式,其核心规则如下:
一、基本规则
符号位表示 - 最高位为符号位,`0`表示正数,`1`表示负数。
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
- 负数的补码是原码按位取反后加1。例如:
- `-5`的原码为 `1000 1010`,反码为 `1111 0101`,补码为 `1111 0110`。
二、计算步骤示例
以`-8`为例:
原码: `1000 1000` 除符号位外取反 → `1111 0111` 反码加1 → `1111 1000` 三、补码的优越性 简化运算反码:
补码:
```
-3 + 5 = 2
补码运算:1111 1011 (补码 of -3) + 0010 0101 (5) = 0000 0100 (2)
```
统一表示范围:补码可以表示所有整数,包括负数。
四、常见误区
符号位参与运算:符号位仅用于表示正负,不参与数值运算。
反码计算错误:需注意负数取反时仅对数值位操作,而非全数位。
五、扩展说明
位数影响:8位二进制可表示范围`-128`到`+127`,9位可扩展至`-512`到`+511`,以此类推。
应用场景:补码是计算机底层硬件(如CPU、内存)的标准表示方式,高级语言中的有符号整数通常通过补码实现。
通过以上规则和示例,可系统理解二进制补码的原理及应用。