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C语言之整数存储底层逻辑用法解读

 更新时间：2026年04月22日 09:05:25   作者：码完就睡  
本文主要介绍了原码、反码、补码的概念,以及计算机中整数的存储规则,解释了不同整数类型的范围和表示方式,同时对有符号和无符号整数类型进行了区分和对比,最后介绍了相同字节大小转换和不同字节大小转换的方法

一、原码 反码 补码

1.原码

二进制表示法。最高位为符号位，表示正负；剩下位为数值位，表示数值大小。

例如（以8位举例）：

  • 10的原码：00001010
  • -10的原码：10001010

2.反码

符号位不变，其余位取反。

例如（以8位举例）：

  • 10的反码：00001010
  • -10的反码：11110101

正数的反码=原码

3.补码

反码+1。

例如（以8位举例）：

  • 10的补码：00001010
  • -10的补码：11110110

正数：原码、反码、补码都相等

负数：

        原码 -> 补码：符号位不变，其余位取反；+1

        补码 -> 原码：

                方法一：-1；符号位不变，其余位取反

                方法二：符号位不变，其余位取反；+1

二、整数存储

1.计算机中的原反补规则

所有的整型数据在计算机中都已补码的形式存储和运算。

计算机在处理整型数据时，会先将其看作int类型进行处理；若超出int类型的范围，则将其看作long long型进行处理。

例如：

char a = -10;

计算机首先申请了1个字节的空间，并将这篇空间命名为a；-10的补码为11111111 11111111 11111111 11110110，将这个补码存入a这片空间，因为a只有1个字节，所以只能存入最后一个字节，即11110110。

char b = 10;

计算机首先申请了1个字节的空间，并将这篇空间命名为b；10的补码为00000000 00000000 00000000 00001010，将这个补码存入a这片空间，因为a只有1个字节，所以只能存入最后一个字节，即00001010。

2.有符号/无符号整数类型

在计算机中，char/short/int/long/long long属于有符号（signed）的整数类型，此外，计算机中还提供了一种无符号（unsigned）的整数类型。

类型格式控制符比特位使用规则大小（Byte）范围特殊值
有符号（signed可写可不写）的整数家族
char%hhd/%c1位符号位 7位数值位1Byte-2^7~2^7-110000000（-2^7）
short%hd1位符号位 15位数值位2Byte-2^15~2^15-110000000 00000000（-2^15）
int%d1位符号位 31位数值位4Byte-2^31~2^31-110000000 00000000 00000000 00000000（-2^31）
long%ld1位符号位 31位数值位4Byte-2^31~2^31-1

10000000 00000000 00000000 00000000

（-2^31）

long long%lld1位符号位 63位数值位8Byte-2^63~2^63-1

10000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000（-2^63）

无符号（unsigned）的整数家族
unsigned char%hhu8位数值位1Byte0~2^8
unsigned short%hu16位数值位2Byte0~2^16
unsigned int%u32位数值位4Byte0~2^32
unsigned long%lu32位数值位4Byte0~2^64
unsigned long long%llu64位数值位8Byte0~2^64

以char为例：

char（1位符号位 7位数值位）数值unsigned char（8位数值位）数值
0 111111112701111111127
0 111111012601111110126
............
0 00000011000000011
0 00000000000000000
1 0000000-12810000000128
1 0000001-110000001129
1 0000010-210000010130
............
1 1111110-1261 1111110254
1 1111111-12711111111255
char1个符号位+7个数值位最大值 127（0 1111111）最小值 -128（1 1111111）
unsigned char8个数值位最大值 255（11111111）最小值 0（00000000）
  • 因为char类型中10000000没有别的数可以表示，计算机强制规定它为最小值-2^7（-128）。
  • 同理，short类型中，计算机强制规定10000000 00000000为最小值-2^15；
  • int和long类型中，计算机强制规定10000000 00000000 00000000 00000000为最小值-2^31；
  • long long类型中，计算机强制规定10000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000为最小值-2^63；

3.相同字节大小转换

int main() {
    //-10的原码:10000000 00000000 00000000 00001010
    //-10的反码:11111111 11111111 11111111 11110101
    //-10的补码:11111111 11111111 11111111 11110110
	char a = -10;           //只有一个字节的空间，只能存放下最后一个字节:11110110
	unsigned char b = -10;  //只有一个字节的空间，只能存放下最后一个字节:11110110

	printf("a=%hhd,b=%hhd\n", a, b);
    /*
    a:11110110
    1.按照%hhd(有符号char类型)的格式输出，所以要将11110110看作是1个符号位+7个数值位
    2.将补码转换成原码:11110110->10001010
      (符号位是1，为负数;负数的原码=补码-1，再符号位不变，其余位取反)
    3.将原码转换成十进制:10001010->-10

    b:11110110
    1.按照%hhd(有符号char类型)的格式输出，所以要将11110110看作是1个符号位+7个数值位
    2.将补码转换成原码:11110110->10001010
    (符号位是1，为负数;负数的原码=补码-1，再符号位不变，其余位取反)
    3.将原码转换成十进制:10001010->-10
    */
         
	printf("a=%hhu,b=%hhu\n", a, b);
    /*
    a:11110110
    1.按照%hhu(无符号char类型)的格式输出，所以要将11110110看作是8个数值位
    2.将补码转换成原码:11110110->10001010(正数的原码、反码、补码相同)
    3.将原码转换成十进制:10001010->138

    b:11110110
    1.按照%hhu(无符号char类型)的格式输出，所以要将11110110看作是8个数值位
    2.将补码转换成原码:11110110->10001010(正数的原码、反码、补码相同)
    3.将原码转换成十进制:10001010->138
    */

    return 0;
}

4.不同字节大小转换

（1）小字节转大字节

符号位不变，数值位不变，其余位补符号位的数字。

int main() {
    //-10的原码:10000000 00000000 00000000 00001010
    //-10的反码:11111111 11111111 11111111 11110101
    //-10的补码:11111111 11111111 11111111 11110110
	char a = -10;           //只有一个字节的空间，只能存放下最后一个字节:11110110
	unsigned char b = -10;  //只有一个字节的空间，只能存放下最后一个字节:11110110

	printf("a=%hd,b=%hd\n", a, b);
    /*
    a:11110110 -> a的类型是有符号char类型，符号位:1
    1.按照%hd(有符号short类型)的格式输出，所以要先将11110110扩充为2个字节:
      11110110->11111111 11110110
      (符号位不变，数值位不变，其余位补符号位的数字，即补1)
    2.将11111111 11110110看作是1个符号位+15个数值位
    3.将补码转换成原码:11111111 11110110->10000000 00001010
      (符号位是1，为负数;负数的原码=补码-1，再符号位不变，其余位取反)
    4.将原码转换成十进制:10000000 00001010->-10

    b:11110110 -> b的类型是无符号char类型，符号位:0
    1.按照%hd(有符号short类型)的格式输出，所以要先将11110110扩充为2个字节:
      11110110->00000000 11110110
      (符号位不变，数值位不变，其余位补符号位的数字，即补1)
    2.将00000000 11110110看作是1个符号位+15个数值位
    3.将补码转换成原码:00000000 11110110->00000000 11110110
      (符号位是0，为正数;正数的原码、反码、补码相同)
    4.将原码转换成十进制:00000000 11110110->246
    */    

	printf("a=%hu,b=%hu\n", a, b);
    /*
    a:11110110 -> a的类型是有符号char类型，符号位:1
    1.按照%hu(无符号short类型)的格式输出，所以要先将11110110扩充为2个字节:
      11110110->11111111 11110110
      (符号位不变，数值位不变，其余位补符号位的数字，即补0)
    2.将11111111 11110110看作是16个数值位
    3.将补码转换成原码:11111111 11110110->11111111 11110110
      (正数的原码、反码、补码相同)
    4.将原码转换成十进制:11111111 11110110->65526

    b:11110110 -> b的类型是无符号char类型，符号位:0
    1.按照%hd(有符号short类型)的格式输出，所以要先将11110110扩充为2个字节:
      11110110->00000000 11110110
      (符号位不变，数值位不变，其余位补符号位的数字，即补0)
    2.将00000000 11110110看作是16个数值位
    3.将补码转换成原码:00000000 11110110->00000000 11110110
      (正数的原码、反码、补码相同)
    4.将原码转换成十进制:00000000 11110110->246
    */    

    return 0;
}

（2）大字节转小字节

直接强行截取。

int main() {
    //-10的原码:10000000 00000000 00000000 00001010
    //-10的反码:11111111 11111111 11111111 11110101
    //-10的补码:11111111 11111111 11111111 11110110

	short a = -10;           
    //只有两个字节的空间，只能存放下最后两个字节:11111111 11110110
	unsigned short b = -10;  
    //只有两个字节的空间，只能存放下最后两个字节:11111111 11110110

	printf("a=%hhd,b=%hhd\n", a, b);
    /*
    a:11111111 11110110
    1.按照%hhd(有符号char类型)的格式输出，所以要先将11111111 11110110截取为1个字节:
      11111111 11110110->11110110
    2.将11110110看作是1个符号位+7个数值位
    3.将补码转换成原码:11110110->10001010
      (符号位是1，为负数;负数的原码=补码-1，再符号位不变，其余位取反)
    4.将原码转换成十进制:10001010->-10

    b:11111111 11110110
    1.按照%hhd(有符号char类型)的格式输出，所以要先将11111111 11110110截取为1个字节:
      11111111 11110110->11110110
    2.将11110110看作是1个符号位+7个数值位
    3.将补码转换成原码:11110110->10001010
      (符号位是1，为负数;负数的原码=补码-1，再符号位不变，其余位取反)
    4.将原码转换成十进制:10001010->-10
    */    

	printf("a=%hhu,b=%hhu\n", a, b);
    /*
    a:11110110
    1.按照%hhu(无符号char类型)的格式输出，所以要先将11111111 11110110截取为1个字节:
      11111111 11110110->11110110
    2.将11110110看作是8个数值位
    3.将补码转换成原码:11110110->11110110
      (正数的原码、反码、补码相同)
    4.将原码转换成十进制:11110110->246

    b:11110110
    1.按照%hhu(无符号char类型)的格式输出，所以要先将11111111 11110110截取为1个字节:
      11111111 11110110->11110110
    2.将11110110看作是8个数值位
    3.将补码转换成原码:11110110->11110110
      (正数的原码、反码、补码相同)
    4.将原码转换成十进制:11110110->246
    */    

    return 0;
}

总结

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持脚本之家。

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