unsigned类型与signed类型的区别介绍

**使用时候千万要注意！特别是char类型(8bit), short类型(16bit) **
signed 类型的 char，由于 signed类型最高bit位 例如char（8bit）最高bit位 bit7被拿去做正负符号位了，所以char类型存储值只有7bit，最大值也就是127，不要给其赋值 超过127了，否则系统会崩溃的！

1. char 类型的signed 和 unsigned

1.1 主要区别

类型	取值范围	是否可能存储负数	编译器行为
unsigned char	0 ~ 255	不能	计算时按无符号处理
char（可能 signed）	-128 ~ 127	可能	计算时按补码规则处理

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1.2 存储方式

无论 char 还是 unsigned char，在大多数平台（如 x86 和 ARM）上，它们都占 1 个字节（8 bit），存储的二进制数据是相同的。例如：

unsigned char a = 6; // 0000 0110（二进制）
char a = 6;          // 0000 0110（二进制）

从存储角度看，它们的二进制表示完全一致。

1.3 符号位解释

• unsigned char（无符号）：
  • 取值范围：0 ～ 255
  • 直接解释为无符号整数。
• char（有符号）：
  • 取值范围：-128 ～ 127
  • 最高位（bit7）通常被解释为 符号位（0 表示正，1 表示负）。

例如：

unsigned char a = 200; // 存储二进制: 1100 1000 (200)
char b = 200;          // 存储二进制: 1100 1000

在存储上是一样的，但 char b 可能会被解释为 -56（假设使用补码存储方式）。

unsigned char a = 200;
char b = 200;
printf("%d\n", a);  // 输出 200
printf("%d\n", b);  // 可能输出 -56（补码表示）

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2. int 类型（unsigned 与 signed）

2.1 存储方式

无论 int 还是 unsigned int，在大多数主流平台（如 x86、ARM） 上，它们通常占 4 个字节（32 位），存储的二进制数据是相同的。例如：

int a = 997;         // 00000000 00000000 00000011 11100101（二进制表示）
unsigned int b = 997;// 00000000 00000000 00000011 11100101（二进制表示）

在存储层面，它们的二进制数据是一样的。

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2.2 取值范围

• int（有符号，signed int 的简写）

  • 取值范围（32 位系统）：-2,147,483,648 ～ 2,147,483,647
  • 最高位（bit31）为 符号位（0 表示正，1 表示负）。

• unsigned int（无符号）

  • 取值范围（32 位系统）：0 ～ 4,294,967,295
  • 所有 32 位都用于存储数值，没有符号位。

对于 997 这个值来说：

• 无论 int 还是 unsigned int，它们的存储数据相同，因为 997 在两者的表示范围内。
• 但如果是 -1，则：

  int a = -1;         // 存储二进制: 11111111 11111111 11111111 11111111 （补码表示）
  unsigned int b = -1;// 存储二进制: 11111111 11111111 11111111 11111111 （相同的位模式）
  

  int a = -1; 会被解释为 -1，而 unsigned int b = -1; 会被解释为 4294967295（无符号最大值）。

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2.3 运算行为

(1) 负数运算

• int 支持负数，例如：

  int a = -10;
  printf("%d\n", a); // 输出 -10
  

• unsigned int 不能存负数，如果赋值 -10，它会发生溢出，实际存的值是：

  unsigned int b = -10; 
  printf("%u\n", b); // 4294967286（因为 -10 以补码存储，解释成无符号数）
  

(2) 比较运算

int x = -1;
unsigned int y = 1;
if (x > y) {
    printf("x is greater\n");
} else {
    printf("y is greater\n");
}

你可能期望 x > y 不成立，但 x 实际上存储的是 0xFFFFFFFF（即 4294967295），所以 x > y 实际上是成立的！

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2.4 何时使用 int 和 unsigned int

(1) 适合使用 int 的情况

• 需要存储 负数（如温度、位移、差值计算）。
• 需要使用 标准算术运算，避免 unsigned 计算带来的异常结果。

(2) 适合使用 unsigned int 的情况

• 只需要存储 非负整数，例如数组索引、内存地址、文件大小等。
• 需要存储 更大的正整数（例如 unsigned int 最高可到 4,294,967,295，比 int 的 2,147,483,647 大一倍）。
• 进行位操作时，unsigned 避免了符号位的干扰。

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2.5 结论

类型	存储大小（通常）	取值范围（32 位）	最高位作用	负数支持
int（有符号）	4 字节（32 位）	-2,147,483,648 ～ 2,147,483,647	符号位	支持
unsigned int（无符号）	4 字节（32 位）	0 ～ 4,294,967,295	仅数值	不支持

• 在底层存储上，相同值（997）的二进制存储是一样的。
• 区别主要在于数值解释、负数处理、运算规则、比较方式等方面。

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3. char int a= -6; 存储原理

char a = -6; 的底层存储

char 在 存储负数时 采用 补码（Two’s Complement）表示法。假设 char 是 有符号（signed char），存储范围为 -128 到 127。

1. 正数的存储方式

在 8 位有符号整数（signed char）中：

• 正数 直接用 二进制原码 存储，例如：
  • char a = 6;
    • 二进制（原码）：00000110（十进制 6）

2. 负数的存储方式（补码）

负数 以补码存储，求 -6 的补码方法：

1. 先求 6 的二进制（8 位）：

   00000110   (6 的原码)
   

2. 取反（按位取反）：

   11111001   (取反)
   

3. 加 1（得到补码）：

   11111010   (-6 的补码)
   

3. 存储情况

如果 char a = -6;，在 内存中存储的是 11111010（十六进制 0xFA）。

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存储示例

假设 char a = -6; 在内存地址 0x1000 处存储：

地址       值（十六进制）  值（二进制）
0x1000    0xFA          11111010

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验证 C 代码

可以用 C 代码验证：

#include <stdio.h>

int main() {
    char a = -6;
    printf("a = %d\n", a);
    printf("a in hex: 0x%X\n", (unsigned char)a);  // 强制转无符号，显示存储值
    return 0;
}

输出：

a = -6
a in hex: 0xFA

可以看到，-6 以 0xFA（补码） 形式存储。

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总结

1. 负数在计算机中采用补码存储。
2. -6 的 补码 是 11111010（十六进制 0xFA）。
3. 计算机在读取 char 时，会按照补码规则解析，所以 0xFA 解释为 -6。

⚠️ 注意

• unsigned char 不会存负数，如果 unsigned char a = -6;，会导致值变成 250（0xFA 解释为无符号）！