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补码是一种用于表示有符号整数的二进制编码方式,其核心规则是: 负数的补码是该数的原码按位取反后加1。具体说明如下:
补码的定义与计算规则
正数的补码与原码相同,无需转换。例如,十进制数5的二进制原码和补码均为`0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101`。
负数
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按位取反(0变1,1变0)。
- 加1:取反后的结果加1。
例如,十进制数-3的二进制补码计算过程:
- 原码:`1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011`
- 取反:`1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100`
- 加1:`1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1101`(即十进制的-3)。
补码的用途
补码系统的主要优势在于:
简化运算:加法运算无需单独处理正负数,统一使用加法即可完成;
避免溢出:补码能够表示所有整数,且加法运算不会产生溢出。
补码的局限性
补码系统无法直接表示负零(即符号位为0且数值为0),但可以通过特殊表示(如全1)来区分零和负零。
综上,补码通过“原码取反加1”的规则,实现了对有符号整数的统一表示和高效运算。