У чому різниця між підписаним та безпідписаним int

Яка різниця між підписаним та безпідписаним int?

Як вам, мабуть, відомо, ints зберігаються всередині двійкового файлу. Зазвичай an intмістить 32 біта, але в деяких середовищах може містити 16 або 64 біта (або навіть інше число, як правило, але не обов'язково степеня два).

Але для цього прикладу давайте розглянемо 4-бітові цілі числа. Крихітний, але корисний для ілюстративних цілей.

Оскільки в такому цілому числі є чотири біти, воно може приймати одне з 16 значень; 16 дорівнює двом до четвертого степеня, або 2 рази 2 рази 2 рази 2. Які це значення? Відповідь залежить від того, чи є це ціле число a signed intабо an unsigned int. При an unsigned intзначення ніколи не є від’ємним; немає знака, пов’язаного зі значенням. Ось 16 можливих значень чотирибітових unsigned int:

bits  value
0000    0
0001    1
0010    2
0011    3
0100    4
0101    5
0110    6
0111    7
1000    8
1001    9
1010   10
1011   11
1100   12
1101   13
1110   14
1111   15

... і ось 16 можливих значень чотирибітових signed int:

bits  value
0000    0
0001    1
0010    2
0011    3
0100    4
0101    5
0110    6
0111    7
1000   -8
1001   -7
1010   -6
1011   -5
1100   -4
1101   -3
1110   -2
1111   -1

Як бачите, для signed ints найбільш значущим бітом є 1тоді і тільки тоді, коли число від’ємне. Ось чому для signed ints цей біт відомий як "знаковий біт".

intі unsigned intє двома різними цілими типами. ( intможе також позначатися як signed intабо просто signed; unsigned intтакож може позначатися як unsigned.)

Як випливає з назв, intце цілий тип із підписом і цілий тип unsigned intбез підпису . Це означає, що intвін здатний представляти від’ємні значення і unsigned intможе представляти лише невід’ємні значення.

Мова С накладає деякі вимоги до діапазонів цих типів. Діапазон intповинен бути принаймні -32767.. +32767, а діапазон unsigned intповинен бути принаймні 0.. 65535. Це означає, що обидва типи повинні мати принаймні 16 біт. У багатьох системах вони складають 32 біти, а в деяких - навіть 64 біти. intяк правило, має додаткове негативне значення через представлення доповнення двох, що використовується більшістю сучасних систем.

Мабуть, найважливішою відмінністю є поведінка арифметики зі знаком та без знака. Для підписаного intпереповнення має невизначену поведінку. Бо unsigned intнемає переповнення; будь-яка операція, яка дає значення поза діапазоном типу, обертається, наприклад, наприклад UINT_MAX + 1U == 0U.

Будь-який цілий тип, підписаний чи беззнаковий, моделює піддіапазон нескінченного набору математичних цілих чисел. Поки ви працюєте зі значеннями в діапазоні типу, все працює. Коли ви наближаєтесь до нижньої або верхньої межі типу, ви стикаєтесь із розривом, і ви можете отримати несподівані результати. Для підписаних цілих типів проблеми виникають лише для дуже великих від'ємних і додатних значень, що перевищують INT_MINі INT_MAX. Для цілих типів без знаку проблеми виникають при дуже великих додатних значеннях і при нулі . Це може бути джерелом помилок. Наприклад, це нескінченний цикл:

for (unsigned int i = 10; i >= 0; i --) [
    printf("%u\n", i);
}

тому що iце завжди більше або дорівнює нулю; така природа непідписаних типів. (Усередині циклу, коли iдорівнює нулю, i--встановлюється його значення UINT_MAX.)

Іноді ми заздалегідь знаємо, що значення, яке зберігається у даній цілочисельній змінній, завжди буде позитивним - коли воно використовується лише для підрахунку речей, наприклад. У такому випадку ми можемо оголосити змінну , щоб бути без знака, як і в, unsigned int num student;. При такому оголошенні діапазон допустимих цілочисельних значень (для 32-розрядного компілятора) зміститься від діапазону -2147483648 до +2147483647 до діапазону від 0 до 4294967295. Таким чином, оголошення цілого числа без знаку майже подвоює розмір найбільшого з можливих значення, яке воно може мати в іншому випадку.

Якщо говорити непрофесійно, беззнаковий int - це ціле число, яке не може бути від'ємним і, отже, має вищий діапазон позитивних значень, який він може прийняти. Підписаний int - це ціле число, яке може бути від’ємним, але має нижчий позитивний діапазон в обмін на більше від’ємних значень, які він може прийняти.

На практиці є дві відмінності:

1. друк (наприклад, coutна C ++ або printfна C): беззнакове ціле бітове подання інтерпретується як невід’ємне ціле число функціями друку.
2. замовлення : замовлення залежить від специфікації, що підписана або не підписана.

цей код може ідентифікувати ціле число за допомогою критерію упорядкування:

char a = 0;
a--;
if (0 < a)
    printf("unsigned");
else
    printf("signed");