c - 16 位数据类型范围内的混淆

Question

在 16 位 C 编译器中，我们有 2 个字节用于存储整数，1 个字节用于存储字符。对于无符号整数，范围是 0 到 65535。对于有符号整数，范围是 -32768 到 32767。对于无符号字符，0 到 255。根据整数类型，有符号字符范围不应该是 -128 到 127。但是为什么-127到127？剩下的一点呢？

Answer 1

我认为你混合了两件事：

1. 标准要求的signed char范围等int。
2. 如今，大多数硬件都实现了哪些范围。

只要实现的范围是标准要求的范围的超集，这些不一定必须相同。

根据C 标准SCHAR_MIN，和的实现定义值的SCHAR_MAX 大小（绝对值）应等于或大于，并且符号相同：

SCHAR_MIN  -127
SCHAR_MAX  +127

即只有 255 个值，而不是 256。

但是，由兼容实现定义的限制在数量上可能比这些“更大”。即[-128,+127]标准也允许。而且由于大多数机器以2 的补码形式表示数字，[-128,+127]因此您最常看到的范围是。

实际上，即使int是 C 标准定义的最小范围也是关于零对称的。这是：

INT_MIN    -32767
INT_MAX    +32767

即只有 65535 值，而不是 65536。

但同样，大多数机器使用2 的补码表示，这意味着它们提供范围[-32768,+32767]。

虽然在2 的补码形式中，可以用 8 位（即[-128,+127]）表示 256 个有符号值，但还有其他有符号数表示是不可能的。

在符号幅度表示中，为符号保留一位，因此：

00000000
10000000

两者的意思相同，即0（或者更确切地说，+0和-0）。

这意味着，一个价值被浪费了。因此，符号幅度表示只能以 8 位保存从 -127 ( 11111111) 到 +127 ( ) 的值。01111111

在一个的补码表示中（通过按位 NOT 求反）：

00000000
11111111

两者的意思相同，即0。

同样，只有从 -127 ( 10000000) 到 +127 ( 01111111) 的值可以用 8 位表示。

如果 C 标准要求范围为[-128,+127]，那么这将基本上排除使用这种表示的机器能够有效地运行 C 程序。他们需要一个额外的位来表示这个范围，因此需要 9 位而不是 8 位来存储有符号字符。基于上述的逻辑结论是：这就是 C 标准要求[-127,+127]有符号字符的原因。即允许实现自由选择适合其需求的整数表示形式，同时能够以有效的方式遵守标准。同样的逻辑也适用int。