C#中的整数的二进制原码、反码、补码

2024-07-11 12:40| 来源: 网络整理| 查看: 265

计算机采用二进制补码【Complement】的格式来表示十进制整数，无论正整数、0、负整数都是采用二进制补码的方式来存储数据。

基本概念

原码:

一个正数，按照其本身大小转换成的二进制数，称为原码一个负数，按照其绝对值大小转换成的二进制数，最高位补1，称为原码

反码:

正数的反码与原码相同负数的反码为对该数的原码除符号位【最高位】外各位取反（0变1，1变0，符号位为1不变）

补码:

正数的补码与原码相同负数的补码为对该数的原码除符号位外各位取反，然后在最后一位加1.即对负数的补码为对该数的反码的最后一位加1

综述

正数的补码为本身，0的补码为0,负数的补码【将其原码除符号位外的所有位取反（0变1，1变0，符号位为1不变）后加1】，对于C#来说，使用一个强转即可。如下代码：

int x=-123; byte twosComplement=(byte)x; 下面使用WindowsForm应用程序测试整数的二进制原码、反码、补码

负数的新建WinForms应用程序BinaryDemo，将默认的Form1重命名为FormBinary，

窗体FormBinary设计如下：

FormBinary源程序如下：

(忽略设计器自动生成的代码)

using System; using System.Collections.Generic; using System.ComponentModel; using System.Data; using System.Drawing; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading.Tasks; using System.Windows.Forms; namespace BinaryDemo { public partial class FormBinary : Form { public FormBinary() { InitializeComponent(); Dictionary dict = new Dictionary(); dict.Add("八位SByte", 8); dict.Add("十六位Int16", 16); dict.Add("三十二位Int32", 32); cboBase.DropDownStyle = ComboBoxStyle.DropDownList; cboBase.DataSource = dict.ToList(); cboBase.DisplayMember = "Key"; cboBase.ValueMember = "Value"; cboBase.SelectedIndex = 2;//默认选中32bits } private void FormBinary_Load(object sender, EventArgs e) { /* 计算机采用二进制补码【Complement】的格式来表示十进制整数 * 原码: * 一个正数，按照其本身大小转换成的二进制数，称为原码 * 一个负数，按照其绝对值大小转换成的二进制数，最高位补1，称为原码 * * 反码: * 正数的反码与原码相同 * 负数的反码为对该数的原码除符号位外各位取反 * * 补码: * 正数的补码与原码相同 * 负数的补码为对该数的原码除符号位外各位取反，然后在最后一位加1.即对负数的补码为对该数的反码的最后一位加1 */ } /// /// 验证输入 /// /// private bool CheckInput() { if (txtSourceNumber.Text.Trim().Length == 0) { txtSourceNumber.Focus(); MessageBox.Show("源整数不能为空", "出错"); return false; } int fromBase = Convert.ToInt32(cboBase.SelectedValue); switch (fromBase) { case 8: if (!sbyte.TryParse(txtSourceNumber.Text, out sbyte result1)) { txtSourceNumber.Focus(); MessageBox.Show("请输入[-128，127]之间的整数", "出错"); return false; } break; case 16: if (!short.TryParse(txtSourceNumber.Text, out short result2)) { txtSourceNumber.Focus(); MessageBox.Show("请输入[-32768，32767]之间的整数", "出错"); return false; } break; case 32: if (!int.TryParse(txtSourceNumber.Text, out int result3)) { txtSourceNumber.Focus(); MessageBox.Show($"请输入[{int.MinValue}，{int.MaxValue}]之间的整数", "出错"); return false; } break; } return true; } private void btnGet_Click(object sender, EventArgs e) { if (!CheckInput()) { return; } int fromBase = Convert.ToInt32(cboBase.SelectedValue); long result = 0; switch (fromBase) { case 8: result = sbyte.Parse(txtSourceNumber.Text); break; case 16: result = short.Parse(txtSourceNumber.Text); break; case 32: result = int.Parse(txtSourceNumber.Text); break; } txtBinary.Text = Convert.ToString((int)result, 2).PadLeft(32, '0'); DisplayBinaryWhenEightBit(txtBinary); if (Math.Sign(result) < 0) //是否是负数 { //如果是负数，先获取绝对值,然后最高位补1 switch (fromBase) { case 8: GetNegativeOriginalBinary(fromBase, (sbyte)result); break; case 16: GetNegativeOriginalBinary(fromBase, (short)result); break; case 32: GetNegativeOriginalBinary(fromBase, (int)result); break; } //GetNegativeOriginalBinary(fromBase, result); //负数的反码为对该数的原码除符号位外各位取反 string sAnticode = "1"; for (int i = 1; i < fromBase; i++) { sAnticode += (txtOriginalBinary.Text[i] == '0' ? "1" : "0"); } txtAnticodeBinary.Text = sAnticode; //负数的补码为对该数的原码除符号位外各位取反，然后在最后一位加1.即对负数的补码为对该数的反码的最后一位加1 txtComplementBinary.Text = Convert.ToString(Convert.ToInt64(sAnticode, 2) + 1, 2); } else { //如果是正数，最高位补零 txtOriginalBinary.Text = "0" + Convert.ToString(result, 2).PadLeft(fromBase - 1, '0'); txtAnticodeBinary.Text = txtOriginalBinary.Text; txtComplementBinary.Text = txtOriginalBinary.Text; } txtOriginal.Text = Convert.ToInt64(txtOriginalBinary.Text, 2).ToString(); txtAnticode.Text = Convert.ToInt64(txtAnticodeBinary.Text, 2).ToString(); txtComplement.Text = Convert.ToInt64(txtComplementBinary.Text, 2).ToString(); DisplayBinaryWhenEightBit(txtOriginalBinary); DisplayBinaryWhenEightBit(txtAnticodeBinary); DisplayBinaryWhenEightBit(txtComplementBinary); } /// /// 获取负数的原码 /// /// /// /// private void GetNegativeOriginalBinary(int fromBase, T resultText) where T : struct, IComparable { if (fromBase == 8) { sbyte result = (sbyte)(object)resultText; //如果是负数，先获取绝对值,然后最高位补1 if (result == sbyte.MinValue) { byte processValue = (byte)result;//直接就是8位 txtOriginalBinary.Text = Convert.ToString(processValue, 2); } else { sbyte absValue = Math.Abs(result); txtOriginalBinary.Text = "1" + Convert.ToString(absValue, 2).PadLeft(fromBase - 1, '0'); } } else if (fromBase == 16) { short result = (short)(object)resultText; //如果是负数，先获取绝对值,然后最高位补1 if (result == short.MinValue) { ushort processValue = (ushort)result;//直接就是16位 txtOriginalBinary.Text = Convert.ToString(processValue, 2); } else { short absValue = Math.Abs(result); txtOriginalBinary.Text = "1" + Convert.ToString(absValue, 2).PadLeft(fromBase - 1, '0'); } } else if (fromBase == 32) { int result = (int)(object)resultText; //如果是负数，先获取绝对值,然后最高位补1 if (result == int.MinValue) { uint processValue = (uint)result;//直接就是32位 txtOriginalBinary.Text = Convert.ToString(processValue, 2); } else { int absValue = Math.Abs(result); txtOriginalBinary.Text = "1" + Convert.ToString(absValue, 2).PadLeft(fromBase - 1, '0'); } } } /// /// 将文本框的二进制字符串每隔8位就使用空格间隔开 /// /// private void DisplayBinaryWhenEightBit(TextBox textBox) { int pageSize = (textBox.Text.Length + 7) / 8; string[] splitArray = new string[pageSize]; for (int i = 0; i < pageSize; i++) { if (i + 1 == pageSize) { splitArray[i] = textBox.Text.Substring(8 * i); } else { splitArray[i] = textBox.Text.Substring(8 * i, 8); } } //使用空格拼接 textBox.Text = string.Join("\x20\u0020", splitArray); } } } 程序运行如图：

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