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“补码”,是计算机进行正负数计算时,唯一使用的“代码”。
原码和反码,都是不能用于计算的,所以,在计算机中,原码和反码根本就不存在。
因此,琢磨原码和反码,都是毫无意义的想法和做法。
其实,所谓的“补码”,根本就不是“什么码”,而是完全正常的数值。
计算机使用二进制数。 这些二进制数,既没有小数点,也不存在什么“符号位”。
八位数的范围是:0000 0000 ~ 1111 1111。 所以,这些数,都是正整数。
对应十进制数是:0 ~ 255。 计算机专业则称之为:无符号数。
两个八位二进制数相加,可能会出现进位。进位值则是:2^8 = 256。
随便找两个二进制数做加法,列出竖式如下:
图中的无符号数加法运算,就出现了进位(2^8 = 256)。
如果算上进位,和,就是 256 + 26 = 282,加法运算正确!
如果忽略(或舍弃)了进位,就是减去了 256,和,就只剩下 26 了。
那么,加上 255,再减 256,此时的加法,就变成了减法运算!
此时的运算结果,则是:27 - 1 = 26。 减法运算正确!
此时的“无符号数”255,就是“有符号数”的-1 !
于是,计算机专家就将 255 (1111 1111),称为:-1 的补码。
同理:254?(1111 1110),就是-2 的补码;
。。。 。。。
最后,128 (1000 0000),就是-128 的补码。
这就是说:255 ~ 128,在舍弃进位之后,它们就等于:-1 ~-128 !
计算机专业教材中给出了求负数补码的公式:[ X ]补 = 2^n + X。
这个公式,正是体现了上述的相等关系。?
看清了吗?
“补码”就是这么来的。 “补码”与“原码反码取反加一”,毫无关系!
例如:-31 的八位补码,是什么?
解:[ -31 ]补 = 256 -31 = 225 = 1110 0001 (二进制)。 完事!
那么,127 还能不能当做负数呢? 不能!
因为,127 (0111 1111) 的最高位是 0。相加后,进位只能是 0。
即使舍弃进位 0,127,也不能表现出负数的特点。
所以,0 ~ 127,这 128 个无符号数,就只能当做它们自己了。
因此,计算机专业教材中零和正数补码的公式,就是:[ X ]补 = X。
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看明白上述介绍,就可以理解:
所谓的“补码”,本来都是正数。 而且,也都属于“无符号数”。
无符号的“补码”,能够当成负数使用,其根源就在于舍弃进位。
那么,利用“补码”当做“有符号数”做加减运算,与“无符号数”的加法,算法显然是完全相同的都是逢二进一!
因此,“有符号数(补码)”、“无符号数”,就可以共用同一个加法器!
利用舍弃进位,就实现了“两种算法(加减)”的统一、“两种数据类型”的统一。
因此,计算机,只需配置一个加法器,便可横行天下!
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原码和反码,都没有这些功能。
所以,计算机中,就无法使用原码和反码进行计算。甚至,都不保存它们。
老外的算术水平太洼了,弄不清楚进位的事。百般无奈,只好编造了:
“机器数有符号数符号位正零负零原码反码补码正数三码相同负数取反加一符号位不变模同余符号位也参加运算时针倒拨正拨 ... ”
这些,都是垃圾概念! 你就是把它们都背熟了、都会做了,也是啥用都没有的。
当然,你如果能当上计算机老师,你就可以用这些,再去忽悠下一代学生。
补码,是计算机进行数值计算时,唯一使用的代码。
先来看看十进制数吧,两位数:0 ~ 99。
可以有:27 + 99 = (一百) 26
也可以这么做:27 - 1 = 26
如果你忽略进位,这两种算法的功能,就是完全相同的。
即,舍弃了进位:正数,就可以当成负数;加法,也就可以完成减法运算!
在计算机中舍弃进位呢?
负数和减法,也就被正数和加法代替了!
那么,计算机中,就全都是正数和加法运算了。
因此,计算机只需配置一个加法器,便可全面完成加、减运算!
舍弃了进位,既简化了算法,还能简化硬件! 好事啊!
代替负数的正数,就是计算机专家发明的“补码”。
正数与其替换的负数,换算方法是:+99 = 100(进位值)-1。
别忙,移个项,再仔细看看:99 + 1 = 100 !
看出来什么没有?
这不就是小学学过的“互为补数”的算式吗?
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注意,计算机使用的,是二进制数。
八位二进制数的进位值,是 2^8 = 256。
那么,255 (二进制 1111 1111),就可以代替-1 了。
在计算机教材上,给出公式是:[-1 ]补 = 2^8 - 1。
把-2 代入,可得 [-2 ]补 = 254 (1111 1110)。
同样道理,也可得 [-3 ]补 = 253 (1111 1101)。
。。。
最后一个,是 [-128 ]补码 = 256 -128 = 128 (1000 0000)。
以上这 128 个正数(128~255),就是代替负数(-128 ~-1)的补码。
.
而加上 0 ~ 127,并不会产生进位,所以,这些数,就不会呈现出负数的特点。
所以, 0 ~ 127,这 128 个数,就只能代表它们自己了。
因此,计算机专家就发明了“零和正数的补码,就是它们自己”的说法。
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其实,所谓的“补码”,并不是什么码,它们也是正常的数字。
补码和补码之间的运算方法,和“一般的二进制数”的算法,是完全相同的。
因此,用补码代表带符号数,就能和“无符号数”使用同一个加法器来完成运算。
而原码和反码,都没有这种功能。
(如果非要用原码或反码来进行加减运算,那就必须特制两个加法器了。)
所以,计算机,根本就不能用原码和反码。
这就是“在计算机系统中,数值,一律采用补码表示和存储”的原因。
由此可知,计算机中,根本就没有原码和反码。
机器数符号位原码反码取反加一模 ... ,你就是全背熟了,也是啥用都没有的。
反之,如果你上过小学,还记得“互为补数”,你就什么都明白了。
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补码的应用,如: 7-3 = 4。
用补码的计算过程如下:
. 7 的补码=0000 0111
.-3 的补码=1111 1101
--相加-------------
. 得 ?(1)? 0000 0100 = 4 的补码
舍弃进位,只保留八位作为结果,这就是 4。
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