《C程序设计语言》 练习2-1
问题描述
编写一个程序以确定分别由signed及unsigned限定的char、short、int及long类型变量的取值范围。采用打印标准头文件中的相应值以及直接计算两种方式实现
Write a program to determine the ranges of char , short , int , and long variables, both signed and unsigned , by printing appropriate values from standard headers and by direct computation. Harder if you compute them: determine the ranges of the various floating-point types.
解题步骤
这里我们只讲解第二种也就是计算的方法,第一种很简单,照着表格抄上打印出来就OK了。
主要思路:unsigned类型就是让二进制的所有位都变成1;
signed类型就是把除了符号位之外的位数全部变成1,再减一后整体取负数。
用第二种方法首先我们要了解几个知识点:
1.二进制补码
2.按位取反符号~
3.位移操作>>
我们先看代码然后解释:
代码如下
#include<stdio.h> int main()
{
//unsigned 类型
printf("unsigned char max:%u\n",(unsigned char)~ );
printf("unsigned int max:%u\n",(unsigned int)~ );
printf("unsigned short max:%u\n",(unsigned short)~ );
printf("unsigned long max:%lu\n",(unsigned long)~ ); //signed 类型
printf("signed char max:%d\n",(char)((unsigned char)~>>));
printf("signed char min:%d\n",-(char)((unsigned char)~>>)-);
printf("signed int max:%d\n",(int)((unsigned int)~>>));
printf("signed int min:%d\n",-(int)((unsigned int)~>>)-);
printf("signed short max:%d\n",(short)((unsigned short)~>>));
printf("signed short min:%d\n",-(short)((unsigned short)~>>)-);
printf("signed long max:%ld\n",(long)((unsigned long)~>>));
printf("signed long min:%ld\n",-(long)((unsigned long)~>>)-);
return ;
}
详细解释
首先,我们看unsigned类型的一个语句:
printf("unsigned char max:%u\n",(unsigned char)~0 );
我们要打印出unsigned char的取值的最大值,我们要了解 unsigned char占1个字节,也就是8位二进制。8位二进制的最大值为11111111,即255(2^8-1=256-1)
用按位取反符号~把0(00000000)转换为11111111,之后再将其强制转换为unsigned char类型就会得到255,即(unsigned char)~0
再看unsigned int,占据4个字节,就是4个8位二进制,最大值为11111111 11111111 11111111 11111111
同理,~0后,强制转换类型(unsigned int)~0
之后,我们看signed类型
printf("signed char max:%d\n",(char)((unsigned char)~0>>1));
signed类型是有符号位的,我们要让符号位之外的数全部变成1就可以了
第一,变为最大值:(unsigned char)~0
第二,右移一位,去除符号位:(unsigned char)~0>>1
第三,最大值就是第二位的结果,最小值要在第二步的基础上减一再取负号(后面解释为什么)
为什么最小值还要进一步操作?
我们知道char类型占据一个字节,就是一个8位二进制,其中左边第一位为符号位,其余7为为数值位
2^7=128个数,算上0,所以符号位为0时,是0~127,符号位为1时,是 -127~0,这时候会有两个0,就是出现了“-0”
-128和-0的原码是不一样的;
但是,我们的char类型是8位,它把-128最高位符号位截掉了,这样-128的原码就变成了1000 0000;
被截短的-128的原码才和-0的原码相等;
今后看到一个有符号的char,它的原码用二进制表示为1000 0000的时候,我们就把它当做-128就可以了(只是看做,-128的原码可不是1000 0000)
所以我们在算最小值时,要减一出现-128
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