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目录

引入：

一：原反补

1：正/负整数的原反补

2：有符号/无符号

3：原反补之间的转化

①：原码到补码

②：补码到原码

二：截断和整形提升

1：截断:

2：整形提升

三：%d和%u的区别

四：有/无符号char的范围

1：范围的探究

2：规律的探究

五：例题讲解

1：有/无符号char以%d形式打印

2：有符号以%u打印

3：signed char范围规律

4：unsigned char范围规律

引入：

初学C语言时，很多人都会被“原码、反码、补码”劝退一波。更麻烦的是，后面学整型截断、整型提升、%d 与 %u 打印时，又会绕回到“原码、反码、补码”这些二进制转换上，一不小心就会出错。所以单独写一篇博客，那这些问题一次性理清楚，也方便自己将来忘记的时候来复习~

一：原反补

1：正/负整数的原反补

重点：对于一个整数(无论正负)来说，其存储在内存中的二进制位，是补码！！

当我们printf打印一个整数，看到的是一个十进制数字，其实本质是编译器自动地把整数在内存中的补码，通过一些方式转化为了原码，再把原码(二进制)对应的十进制打印给我们查看~

上文说过无论正负整数，其在内存中存储的都是补码，但需注意：

对于正整数来说，原反补相同

对于负整数来说，原反补各不相同，所以只有负数才需要去计算反码和补码

❓️：正整数原反补相同，那该理解为这三种都是原码？还是反码或者补码？？如果都是原码，那之前说的不管是正整数还是负整数其存储在内存中的都是补码，那正整数的原码作为补码存储在内存中，这不是矛盾了吗？

💡：对于正整数来说，其存储在内存中的二进制位，当然仍是补码！并且应该理解为正整数也有原反补这三种码，只是一样罢了~

❓️：为什么正整数的原反补相同，而负整数原反补不同？

💡：原码的负数做加减很麻烦，所以才设计出反码和补码，让负整数减法能用加法来实现；而正整数本来用原码就能正常参与运算，不需要额外变换，所以规则才规定正整数原反补相同~

2：有符号/无符号

❓️：那在C语言中怎么区分一个整形是正还是负呢？

💡：signed代表有符号，比如signed int，代表有符号整形，而unsigned代表无符号，比如unsigned int代表无符号整形，而在大多数编译器中，int就是signed int的简写。

而有符号整形signed int中的正整数和unsigned int无符号整形，则为正，故其原反补相同

而有符号整形signed int中的负整数，则为负，故其拥有不同的原反补

如下：

注：有符号整形不一定都是负整数，其也有可能是正整数，而正整数的高位符号位为0，原反补相同

3：原反补之间的转化

所以原反补之间的转化计算，只是针对负整数而言的~

①：原码到补码

1：截断

将一个32位int类型的整数存储到8位char类型中，由于char是一个字节大小，对于四个字节大小的整数，会发生截断，只保留整形补码的最后8位(低8位)，因为低8位存储的才是有效的信息

2：整形提升

整形提升意义在于：将存储在char中的8位补充到32位

规则(如何提升)：对signed char这种有符号char类型，采用左补24个符号位，符号位就是现在的char中的8个比特位的最高位，如截断后现有的char的最高位符号位为1，则左补24个1，反之补0；对unsigned char 这种无符号位的采用直接左补24个0

注：整形提升只有char和short才会进行，此篇博客重点讲char，其次整形提升是编译器自动完成的，我们不用手动去做，但是我们需要理解其中的原理

❓️：那什么时候需要整形提升呢？

💡：只要是涉及到用char或short类型进行计算时，则必须将其进行整形提升再进行计算

底层原因是因为硬件的性质：

①：表达式的整型运算要在CPU的相应运算器件内执⾏，CPU内整型运算器(ALU)的操作数的字节⻓度⼀ 般就是int的字节⻓度，同时也是CPU的通⽤寄存器的⻓度。

②：因此，即使两个char类型的相加，在CPU执⾏时实际上也要先转换为CPU内整型操作数的标准⻓度。

③：通⽤CPU（general-purpose CPU）是难以直接实现两个8⽐特字节直接相加运算（虽然机器指令中可能有这种字节相加指令）。所以，表达式中各种⻓度可能⼩于int⻓度的整型值，都必须先转换为 int或unsigned int，然后才能送⼊CPU去执⾏运算

三：%d和%u的区别

%d：以十进制的形式打印有符号整形

%u：以十进制的形式打印无符号整形

所以分别用%d和%u对同一个整数进行打印，结果必然是不同的！

例子：对-1分别使用%d和%u打印

#include <stdio.h> int main() { int a = -1; printf("%d\n", a); // 以有符号十进制打印 printf("%u\n", a); // 以无符号十进制打印 return 0; }

解释：

内存中 -1 的补码（32位）：11111111 11111111 11111111 11111111

• %d：把这一串二进制当作有符号数 → 最高位是1 → 负数 →负数的原反补不同，转换为原码→10000000 00000000 00000000 00000001→ 结果是 -1

• %u：把这一串二进制当作无符号数 → 当做正整数来看→ 原反补相同→ 当前补码所有位都是数值位 → 结果是 4294967295（即 2³² - 1）

所以之前强调的对于一个整数来说，其存储在内存中的二进制位，一定是补码，这句话至关重要

而%d和%u在考察的时候不会直接打印一个整形这么简单，而是去打印一个char，须知，char要被%d和%u打印的时候，一定会先发生整形提升！！

所以一般套路：先让char接收一个整形，发生截断，然后再用%d和%u去打印char，此时char会发生整形提升，这一套下来，如果不理解原理，那么结果一定是看不懂的！

所有考察情况如下：

解释：

①：大多数编译器上的char就是signed char的缩写

②：整形提升的时候，需先看char 的类型，signed char还是unsigned char？signed char则左补24个符号位，unsigned则直接左补24个0

③：当我们整形提升之后，我们就不用再管char的类型是哪种了！

此时若是%d打印，则代表整形提升之后的32个位是以有符号的形式去打印，则需观察符号位，符号位为0代表正整数，直接打印当前二进制(补码)对应的十进制即可；符号位为1代表负整数，需要将此时的32位补码转化为原码再打印~

而若是%u打印，代表此时是以无符号形式去打印，直接打印当前补码对应十进制即可！

注：其实计算机只会存储补码，计算也是用的补码，而所谓的原码，反码，都是方便我们人为计算和理解从而创造出来的东西，所以上文中任何一处提到的编译器或者计算机会把xx码转化为xx码都是为了方便理解

四：有/无符号char的范围

1：范围的探究

unsigned char的时候，8个比特位，每个都能用来表示值的大小，所以范围为0~255

signed char的时候，8个比特位，只有低7位是用来表示值的大小，最高位符号位是用来表示正负的，所以范围为-128~127

解释：

在下半部分的负数中，除了-128 ，其它的二进制都可以进行补转原去查看值，原码就是右面的红色标注值，但是1000 0000不能！此时我们对其取反+1，得到的原码是0000 0000，因为向高位进1了，1 0000 0000，但char只有8字节，所以此时1舍去了；所以设计者规定，1000 0000对应的二进制表示就是-128！！

本质原因：

1000 0000是一个没有合理原码的负数补码，但对于计算机来说，本来就只有补码，它很平常的就把负数补码1000 0000规定为-128，而因为我们人为创造的原码和反码对于这种特殊的负数补码来说，无法转化出同样长度比特位的原码，所以我们才会说这是规定，发现了不兼容，才给它贴上的规定标签。

所以char的范围是-128~127，同理，这也是为什么下图中的最小值的绝对值比最大值大1

有符号整型范围表（64位系统常见情况）

2：规律的探究

我们知道：signed char的范围为：-128-127，unsigned char的范围为：0-255

所以规律如下两图：

解释：因为无符号char，所以8位都表示大小，0~255，清晰明了

解释：

0~127的时候，都是没进位到符号位的时候，当试图128的时候，此时int 类型的128的补码，为：00000000 00000000 00000000 10000000

此时我们存储的是低8位，1000 0000，但是由于我们是signed char，所以高位为符号位，此时我们规定char下的负数补码 1000 0000为-128，上文已经解释过了！此时我们在不断的+1进二进制位中，就会从-128递减到-1，当-1的二级制为再+1，则为0000 0000，循环回到了值为0的时候

所以，某些题目里面，会考这个循环的正序和倒序！

正序：0~127，-128到-1

倒序：-1~-128，127到0

考法如下：

此时如果我们有一个char类型的数组，大小为1000

考法1：题目试图存储0~999的值到这个char数组，那么我们只会存储进去0~127，-128到-1的值进前256个数组位置，后面就是重复再存储该顺序的值进入后面的数组位置

考法2：题目试图存储-1~ -1000的值到这个char数组，那么我们只会存储进去-1~-128，127到0的值进前256个数组位置，后面就是重复再存储该顺序的值进入后面的数组位置

五：例题讲解

1：有/无符号char以%d形式打印

#include <stdio.h> int main() { char a = -1; signed char b = -1; unsigned char c = -1; printf("a=%d,b=%d,c=%d", a, b, c); return 0; }

解释：

①：-1截断之后，在abc中存储的都是低8位补码 1111 1111

②：a b本质都是signed char类型，此时马上要被%d以有符号整形打印了，所以二者都要先进行整形提升，提升后得到的补码均为：

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111

也就是32个1，然后该补码对应的原码为

1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001

所以打印结果就是-1

③：对于c，其是unsigned char，所以整形提升左补24个0,此时补码为

0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 1111

此时%d打印，判断符号位为0，则为正数，当前补码就是原码，直接打印二进制表示的值，255

2：有符号char以%u打印

#include <stdio.h> int main() { char a = -128; char b = 128; printf("a=%u\n", a); printf("b=%u\n", b); return 0; }

解释：

①：a是有signed char类型，此时8位存储的是-128的低8位补码1000 0000，此时即将被%u打印，所以会被整形提升，提升后得到的补码为：

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000

此时%u打印，以无符号整形打印，所以直接视当前补码为原码，直接打印对应的二进制值即可，所以是一个很大的值，a=4294967168

②：b是有signed char类型，此时8位存储的是128的低8位补码1000 0000，和a存储的相同，后续也是整形提升，%u打印，所以打印结果和a相同！

3：signedchar范围规律

#include <stdio.h> int main() { char a[1000]; int i; for (i = 0; i < 1000; i++) { a[i] = -1 - i; } printf("%d", strlen(a)); return 0; }

解释：

上文说过~

考法1：题目试图存储0~999的值到这个char数组，那么我们只会存储进去0~127，-128到-1的值进前256个数组位置，后面就是重复再存储该顺序的值进入后面的数组位置

考法2：题目试图存储-1~ -1000的值到这个char数组，那么我们只会存储进去-1~-128，127到0的值进前256个数组位置，后面就是重复再存储该顺序的值进入后面的数组位置

显然此题就是考法2，所以我们这个数组肯定会被存满数据，只不过规律是-1~-128，127到0，然后再-1~-128，127到0.......

而strlen计算的是\0之前的数据，\0的ascll码值就是0，所以strlen会在第一次遇到0的位置停止，每次-1~-128，127到0总共是256个，此时不算末尾的0，则答案为255

4：unsigned char范围规律

#include <stdio.h> unsigned char i = 0; int main() { for (i = 0; i <= 255; i++) { printf("hello world\n"); } return 0; }

运行结果：死循环打印 hello world

解释：

因为unsigned char的范围是0~255，当i递增到255的时候，此时因为255=255，仍不停止，进行打印后，255递增为256，对于unsigned char来说，其会变成0重新开始递增，所以死循环

📌 [ 作者 ] shylyly
📃 [ 首次发布 ] 2024.3.6
❌ [ 最新修改 ] 2026.10.13
📜 [ 声明 ] 由于笔者水平有限，文中难免有疏漏或不妥之处，还望读者不吝赐教。