我们来看4位二进制表示 -16~15 的例子。
看这张随手画的图,我们通过时钟理解补码,把4位数值位看作时钟端,符号位看作拨动时钟的方向,整个时钟起点是0000,终点是不能表示的10000。
符号位为0:正着拨时钟,对于0 0000 ~ 1111 ,起点是0000,则每个位置依次需要0 ~ 15次拨动。 符号位为1:倒着拨时钟,对于1 10000 ~ 0000,起点是不能表示的10000,则每个位置依次需要反向1~16次拨动。 然后表示范围就出来了。[0,15]U[-1,-16]=[-16,15]
举个例子 计算13-7=5 13,正着拨13下, -7,反着拨7下, 补码精髓是化减法计算为加法计算。 我反着拨7下,看下图,-1,-2…-7,对应的是1001,同样的位置需要正着拨9下,(这就是补码)。 那合起来是正着拨13+9=21下,一下一下拨动太慢了,可以用取余快速计算 21%16=5。 结果对的。(%16同时说明结果超过16会溢出)
再理解取反加1。 这个正着拨9下,也就是补码怎么来的,找下数字规律,
在这个具有16格的时钟, 反着拨1下=正着拨15下。 反着拨2下=正着拨14下。 … 反着拨16下=正着拨0下。
枚举可知,正反拨动之和为16,那就拿16-7。
(不枚举也行,16-7还可以理解,我先正着拨16下到终点10000,再反着拨7下,正反抵消,直接模拟结果。)
放到常用的二进制。 16=10000 7=0111 16-7=10000-0111= (1111+1) - 0111=(1111-0111)+1 拿1111这个全1的数减其他的数,相当于减数做取反操作,再+1,就是经典的取反加一求补码。 也就是说,取反加一是计算技巧,并不是补码的定义。
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