补码的最终理解

参考该文

以下是该文的评论,作为参考。

码长八位时,各码的范围如下。
原码:-127 ~ +127。
反码:-127 ~ +127。
补码:-128 ~ +127。

-128,没有原码反码,只有补码。

没有原码,你拿什么取反?
没有反码,你拿什么加一?

其实,补码的原理,与 “取反加一” 毫无关系。

补码的来源,可以用十进制来说明。
假定,只使用两位数:0~99。
此时,-1 就可以用 +99 代替。
如:24-1 = 23
  24 + 99 = (一百) 23
忽略进位,只取两位,这两种算法的功能相同。

三角函数中,也有:-90° 与 +270° 等效。

【限定位数(或范围)后,数值变化就有了周期性。】
 正数(补码),就可以代表负数;
 加法,就可以代替减法。
 因此,有一个加法器,就可走遍天下。

计算机,有 8 位机、16 位机。
每次运算,就只用到 8、16 位二进制数。
即:参加运算的位数,是限定的。

那么,45-45 = 0,八位机将如下计算:
  0010 1101 + xxxx xxxx = 0000 0000。
其中的:xxxx xxxx,就是【-45 的八位补码】。

这个补码,到底是什么?
你自己也能推导出来。
先移项:xxxx xxxx = 0000 0000-0010 1101,
可得出:xxxx xxxx = (借位 1) 1101 0011,
取八位:xxxx xxxx = 1101 0011。

至此,就求出了 [-45]补 = 1101 0011。

求负数的补码,就是这么简单!

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实际上,任意负数(-X)的补码,都是:0 - X。
你用二进制简单算一下,立刻就能得到结果。
(-128 的 8 位补码,也就是这样求出来的。)

同理,任意正数(+X)的补码,也都是:0 + X。
0 + X,不就是 X 吗?
即,正数的补码,就是 X 本身!

 综合以上内容,最终理解补码的内涵:

让计算机做加法,故将减法(负数)转换成加法(正数),转换后结果求和结果不变。

这个正数就是负数的补码。

例如:两位数的范围为0-99。

-99的补码是1

-98的补码是2

-50的补码是50

-49的补码是51   // 50 -49  =1 = 50+51=101(进位舍去)

-1的补码是99

如上例所示,实际中,我们只会使用50至99表示-50至-1的补码,空出1-49。但其实,1至49也可以用来表示负数的补码。

所以,负数的补码=负数+模。

模:其实就是周期。两位数的周期是100.

8位的二进制数的模是256.

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