計算機系統中的整數運算

2022-03-02 08:17:46 字數 1902 閱讀 8440

計算機系統內的整數運算的侷限:

表示整數的二進位制位是一定的,所以表示的整數的範圍是侷限的。

「整數」運算實際上是一種模運算:

表示數字的有限字長限制了可能的取值範圍,結果運算可能溢位,所以運算結果都是取模之後的。

無符號加法

乙個算術運算溢位,是指完整的整數結果不能放到資料型別的字長限制中去。

c語言中真正執行的無符號加法:+u

w  (用這種符號區別標準的加法; + 表示標準的加法),又稱為 模數加法。

整數加法和無符號加法間的關係。當x+y大於2w-1時,其和溢位。

例如:(231 = 2147483648)

unsigned int u1=2147483648u+2147483647u

; printf(

"u1=%u\n

",u1);

unsigned

int u2=2147483648u+2147483647u+1

; printf(

"u2=%u\n

",u2);

輸出:u1=4294967295

u2=0

補碼加法

在計算機計算中,通常將表示截斷到w位,來避免資料大小的不斷擴張。c語言中真正執行的補碼加法:+t

w(用這種符號區別標準的加法)

整數和補碼加法之間的關係:

當x+y小於-2w-1

,產生負溢位。當它大於2w-1 -1時,產生正溢位。

例如:(int型別的最大正數為:231-1 = 2147483647)

int y=2147483647+1

; printf(

"y=%d

",y);

輸出:y=-2147483648 

補碼的非運算

無符號乘法

其中 x*y指實數內的乘法。

有符號乘法

乘以常數

對於無符號和有符號變數x:c表示式 x

例如:14=2^3+2^2+2  所以 x*14=(x<<3)+(x<<2)+(x<<1)

或14=2^4-2  所以 x*14=(x<<4)-(x<<1)

-6=2-8    所以  x*(-6)=(x<<1)-(x<<3)

除以2的冪

整數除法總是捨入到零,對於x>=0,y>0  ,結果是

(下取整),對於x<0,y>0,結果是

(上取整)

對於無符號變數x:c表示式x/2^k等價於x>>k。(邏輯右移)

對於有符號變數(補碼)x:表示式x/2^k等價於(x<0 ?  (x + (1<>k。(算術右移)

(當x<0時,x上加上乙個適當的偏移量(2^k-1),再執行算術右移,使結果正確捨入)

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