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二进制反补(即补码加1)是计算机中用于表示负数的编码方式,其核心规则如下:
一、基本概念
最高位为符号位(0表示正数,1表示负数),其余位表示数值的绝对值的二进制形式。例如,+7的原码为 `0000 0000 0000 0001`,-7的原码为 `1000 0000 0000 0001`。
反码
正数的反码与原码相同;负数的反码是对其原码按位取反(符号位保持不变)。例如,+7的反码为 `0000 0000 0000 0001`,-7的反码为 `1111 1111 1111 1010`。
补码
正数的补码与原码相同;负数的补码是对其反码加1。例如,+7的补码为 `0000 0000 0000 0001`,-7的补码为 `1111 1111 1111 0110`。
二、反补的运算规则
负数补码计算:
先取原码的反码,然后在反码的末位加1。
正数补码:与原码相同。
三、示例说明
以十进制数 -150 为例:
`1000 0010 0010 1010`
`1111 1101 1101 0101`(除符号位外逐位取反)
`1111 1101 1101 0110`(反码加1)
四、应用与注意事项
存储与运算:计算机内部以补码形式存储所有数值,加法运算可直接使用补码,无需单独处理负数。
特殊值:-0的补码与+0相同(全0),但原码不同(+0为全0,-0为全1)。
数据类型:在Java等语言中,`int`类型(32位)和`char`类型(16位)均采用补码表示,符号位占用最高位。
通过补码机制,计算机能够统一正负数的运算规则,简化硬件设计。