理解和熟悉正整数和负整数的底层存储格式和运算
理解和熟悉正整数和负整数的底层存储格式和运算
随着技术发展，越来越多的程序设计语言开发出来供广大程序员进行使用，程序员开发过程中，也不用去思考自己代码中的数值是怎样存储在内存中。但也正是因为太多的拿来即用的思想，导致很多人只知其一，而不知其二。今天我们从C语言角度，去理解和熟悉程序中整数的底层具体存储格式及其运算。
一、概述
计算机中，底层存储的所有的数据都是二进制数0和1，而我们生活中使用的数都是十进制数。这就涉及到一个方法，实现二进制到10进制的转换。此外，生活中我们使用的十进制整数有负整数，0和正整数，那如何用二进制来实现三种类型数据的存储也是需要办法。
二、打印数据
我们通过C语言程序，打印正整数，0和负整数二进制数据（我们用100，0，-100和-77测试）
int main() {
t_m_bitstr(100);
t_m_bitstr(0);
t_m_bitstr(-100);
t_m_bitstr(-77);
}
我本地int类型占用4字节，对应各个数二进制图为：
计算机中所有数都是二进制存储和计算的，对于int类型数值，最高bit位如果为0，代表该数值为正整数，如若为1，代表为负整数。
三、正数和负数如何区分
3.1，分析
按照常规理解，负数和整数通过最高位区分，其他bit位不需要变动。但如果真是这样做，将会出现大问题，我们以100和-100为例子：
我们100二进制为：00000000000000000000000001100100
按照上述，那么-100为：10000000000000000000000001100100
我们两者相加（100+(-100)）运算，得到10000000000000000000000010001000，该结果不为0，与实际结果不符合。于是引入了原码，反码和补码的概念
3.2，原码
原码代表数值的直接二进制表示方式。正数的原码与数值相同，负数原码为数值的最高位置为1
3.3，反码
反码就是对二进制数所有bit位（除符号位)进行取反，1变为0，0变为1。但是正数的反码与原码一致（也就是不变），负数的反码是对原码（除符号位)进行取反。
3.4，补码
正数的补码还是与原码一致，负数补码为其反码加1。
3.5，存储格式
至此，我们了解了正数原码，反码和补码的概念。计算机存储正数的时候，可以理解为存储的其二进制原码，负数是以补码的形式存储在系统中。
3.6，数值运算
正是因为负数以补码的形式存储，我们通过ALU进行运算的时候，可以直接两者相加得到数值0，我们以100+(-100)为例子(两数相减可以理解一个数+另一个数据的相反数).
我们再看下100-77，100-77实际为100+（-77），我们得到：
使用补码方式，也实现了+0与-0的统一。按照上述规则，+0的存储二进制为：
00000000000000000000000000000000
那么-0就为其反码+1
111111111111111111111111111111111 + 1 = 00000000000000000000000000000000