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在數(shù)學(xué)中，數(shù)字有正負(fù)之分。在C語(yǔ)言中也是一樣，short、int、long 都可以帶上正負(fù)號(hào)，例如：
//負(fù)數(shù) short a1 = -10; short a2 = -0x2dc9; //十六進(jìn)制 //正數(shù) int b1 = +10; int b2 = +0174; //八進(jìn)制 int b3 = 22910; //負(fù)數(shù)和正數(shù)相加 long c = (-9) + (+12);
如果不帶正負(fù)號(hào)，默認(rèn)就是正數(shù)。
符號(hào)也是數(shù)字的一部分，也要在內(nèi)存中體現(xiàn)出來(lái)。符號(hào)只有正負(fù)兩種情況，用1位（Bit）就足以表示；C語(yǔ)言規(guī)定，把內(nèi)存的最高位作為符號(hào)位。以 int 為例，它占用 32 位的內(nèi)存，0~30 位表示數(shù)值，31 位表示正負(fù)號(hào)。如下圖所示：
在編程語(yǔ)言中，計(jì)數(shù)往往是從0開(kāi)始，例如字符串 "abc123"，我們稱第 0 個(gè)字符是 a，第 1 個(gè)字符是 b，第 5 個(gè)字符是 3。這和我們平時(shí)從 1 開(kāi)始計(jì)數(shù)的習(xí)慣不一樣，大家要慢慢適應(yīng)，培養(yǎng)編程思維。
C語(yǔ)言規(guī)定，在符號(hào)位中，用 0 表示正數(shù)，用 1 表示負(fù)數(shù)。例如 int 類型的 -10 和 +16 在內(nèi)存中的表示如下：
short、int 和 long 類型默認(rèn)都是帶符號(hào)位的，符號(hào)位以外的內(nèi)存才是數(shù)值位。如果只考慮正數(shù)，那么各種類型能表示的數(shù)值范圍（取值范圍）就比原來(lái)小了一半。
但是在很多情況下，我們非常確定某個(gè)數(shù)字只能是正數(shù)，比如班級(jí)學(xué)生的人數(shù)、字符串的長(zhǎng)度、內(nèi)存地址等，這個(gè)時(shí)候符號(hào)位就是多余的了，就不如刪掉符號(hào)位，把所有的位都用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)值，這樣能表示的數(shù)值范圍更大（大一倍）。
C語(yǔ)言允許我們這樣做，如果不希望設(shè)置符號(hào)位，可以在數(shù)據(jù)類型前面加上 unsigned 關(guān)鍵字，例如：
unsigned short a = 12; unsigned int b = 1002; unsigned long c = 9892320;
這樣，short、int、long 中就沒(méi)有符號(hào)位了，所有的位都用來(lái)表示數(shù)值，正數(shù)的取值范圍更大了。這也意味著，使用了 unsigned 后只能表示正數(shù)，不能再表示負(fù)數(shù)了。
如果將一個(gè)數(shù)字分為符號(hào)和數(shù)值兩部分，那么不加 unsigned 的數(shù)字稱為有符號(hào)數(shù)，能表示正數(shù)和負(fù)數(shù)，加了 unsigned 的數(shù)字稱為無(wú)符號(hào)數(shù)，只能表示正數(shù)。
請(qǐng)讀者注意一個(gè)小細(xì)節(jié)，如果是unsigned int類型，那么可以省略 int ，只寫(xiě) unsigned，例如：
unsigned n = 100;
它等價(jià)于：
unsigned int n = 100;
無(wú)符號(hào)數(shù)可以以八進(jìn)制、十進(jìn)制和十六進(jìn)制的形式輸出，它們對(duì)應(yīng)的格式控制符分別為：
| unsigned short | unsigned int | unsigned long | |
|---|---|---|---|
| 八進(jìn)制 | %ho | %o | %lo |
| 十進(jìn)制 | %hu | %u | %lu |
| 十六進(jìn)制 | %hx 或者 %hX | %x 或者 %X | %lx 或者 %lX |
上節(jié)我們也講到了不同進(jìn)制形式的輸出，但是上節(jié)我們還沒(méi)有講到正負(fù)數(shù)，所以也沒(méi)有關(guān)心這一點(diǎn)，只是“籠統(tǒng)”地介紹了一遍，F(xiàn)在本節(jié)已經(jīng)講到了正負(fù)數(shù)，那我們就再深入地說(shuō)一下。
嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，格式控制符和整數(shù)的符號(hào)是緊密相關(guān)的，具體就是：
那么，如何以八進(jìn)制和十六進(jìn)制形式輸出有符號(hào)數(shù)呢？很遺憾，printf 并不支持，也沒(méi)有對(duì)應(yīng)的格式控制符。在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，也基本沒(méi)有“輸出負(fù)的八進(jìn)制數(shù)或者十六進(jìn)制數(shù)”這樣的需求，我想可能正是因?yàn)檫@一點(diǎn)，printf 才沒(méi)有提供對(duì)應(yīng)的格式控制符。
下表全面地總結(jié)了不同類型的整數(shù)，以不同進(jìn)制的形式輸出時(shí)對(duì)應(yīng)的格式控制符（--表示沒(méi)有對(duì)應(yīng)的格式控制符）。
| short | int | long | unsigned short | unsigned int | unsigned long | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 八進(jìn)制 | -- | -- | -- | %ho | %o | %lo |
| 十進(jìn)制 | %hd | %d | %ld | %hu | %u | %lu |
| 十六進(jìn)制 | -- | -- | -- | %hx 或者 %hX | %x 或者 %X | %lx 或者 %lX |
有讀者可能會(huì)問(wèn)，上節(jié)我們也使用 %o 和 %x 來(lái)輸出有符號(hào)數(shù)了，為什么沒(méi)有發(fā)生錯(cuò)誤呢？這是因?yàn)椋?/p>
對(duì)于一個(gè)有符號(hào)的正數(shù)，它的符號(hào)位是 0，當(dāng)按照無(wú)符號(hào)數(shù)的形式讀取時(shí)，符號(hào)位就變成了數(shù)值位，但是該位恰好是 0 而不是 1，所以對(duì)數(shù)值不會(huì)產(chǎn)生影響，這就好比在一個(gè)數(shù)字前面加 0，有多少個(gè) 0 都不會(huì)影響數(shù)字的值。
如果對(duì)一個(gè)有符號(hào)的負(fù)數(shù)使用 %o 或者 %x 輸出，那么結(jié)果就會(huì)大相徑庭，讀者可以親試。
可以說(shuō)，“有符號(hào)正數(shù)的最高位是 0”這個(gè)巧合才使得 %o 和 %x 輸出有符號(hào)數(shù)時(shí)不會(huì)出錯(cuò)。
再次強(qiáng)調(diào)，不管是以 %o、%u、%x 輸出有符號(hào)數(shù)，還是以 %d 輸出無(wú)符號(hào)數(shù)，編譯器都不會(huì)報(bào)錯(cuò)，只是對(duì)內(nèi)存的解釋不同了。%o、%d、%u、%x 這些格式控制符不會(huì)關(guān)心數(shù)字在定義時(shí)到底是有符號(hào)的還是無(wú)符號(hào)的：
說(shuō)得再直接一些，我管你在定義時(shí)是有符號(hào)數(shù)還是無(wú)符號(hào)數(shù)呢，我只關(guān)心內(nèi)存，有符號(hào)數(shù)也可以按照無(wú)符號(hào)數(shù)輸出，無(wú)符號(hào)數(shù)也可以按照有符號(hào)數(shù)輸出，至于輸出結(jié)果對(duì)不對(duì)，那我就不管了，你自己承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)。
下面的代碼進(jìn)行了全面的演示：
運(yùn)行結(jié)果：
a=0100, b=0xffffffff, c=720
m=-1, n=-2147483648, p=100
對(duì)于絕大多數(shù)初學(xué)者來(lái)說(shuō)，b、m、n 的輸出結(jié)果看起來(lái)非常奇怪，甚至不能理解。按照一般的推理，b、m、n 這三個(gè)整數(shù)在內(nèi)存中的存儲(chǔ)形式分別是：
當(dāng)以 %x 輸出 b 時(shí)，結(jié)果應(yīng)該是 0x80000001；當(dāng)以 %hd、%d 輸出 m、n 時(shí)，結(jié)果應(yīng)該分別是 -7fff、-0。但是實(shí)際的輸出結(jié)果和我們推理的結(jié)果卻大相徑庭，這是為什么呢？
注意，-7fff 是十六進(jìn)制形式。%d 本來(lái)應(yīng)該輸出十進(jìn)制，這里只是為了看起來(lái)方便，才改為十六進(jìn)制。
其實(shí)這跟整數(shù)在內(nèi)存中的存儲(chǔ)形式以及讀取方式有關(guān)。b 是一個(gè)有符號(hào)的負(fù)數(shù)，它在內(nèi)存中并不是像上圖演示的那樣存儲(chǔ)，而是要經(jīng)過(guò)一定的轉(zhuǎn)換才能寫(xiě)入內(nèi)存；m、n 的內(nèi)存雖然沒(méi)有錯(cuò)誤，但是當(dāng)以 %d 輸出時(shí)，并不是原樣輸出，而是有一個(gè)逆向的轉(zhuǎn)換過(guò)程（和存儲(chǔ)時(shí)的轉(zhuǎn)換過(guò)程恰好相反）。
也就是說(shuō)，整數(shù)在寫(xiě)入內(nèi)存之前可能會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)換，在讀取時(shí)也可能會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)換，而我們沒(méi)有考慮這種轉(zhuǎn)換，所以才會(huì)導(dǎo)致推理錯(cuò)誤。
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