Com sinal x sem sinal: diferença e comparação

Na programação, os termos “assinado” e “não assinado” referem-se à interpretação de tipos de dados inteiros. Inteiros com sinal podem representar números positivos e negativos, dedicando um bit para indicar o sinal e os bits restantes para a magnitude. Por outro lado, inteiros sem sinal representam exclusivamente números não negativos, utilizando todos os bits para a magnitude.

Principais lições

1. Os dados assinados são verificados com uma assinatura digital, que garante a autenticidade e integridade dos dados.
2. Os dados não assinados não possuem assinatura digital e não são verificados, tornando-os vulneráveis ​​a adulteração ou modificação.
3. Os dados assinados são comumente usados ​​em comunicações seguras, enquanto os dados não assinados são usados ​​em aplicativos não críticos.

Assinado vs Não assinado

Com sinal e sem sinal, referem-se a como os números são representados na programação de computadores. Números sem sinal são sempre positivos, eles podem expressar valores positivos maiores. Os números com sinal podem ser positivos ou negativos, eles têm uma distribuição igual de valores positivos e negativos.

Na programação de computadores, essas categorias 'assinados' e 'não assinados' referem-se a variáveis ​​que podem conter certos tipos de inteiros. No contexto de codificação, a primeira categoria pode conter ambos os tipos de números inteiros. Em contraste, a última categoria pode abranger apenas o número zero e toda a lista de inteiros positivos.

Tabela de comparação

Característica	Assinado	Não assinado
Faixa de valor	Pode representar positivo, negativo e zero valores.	Só pode representar não negativo (zero e positivo) valores.
Representação Numérica	Usa um bit de sinal (o bit mais significativo) para indicar o sinal (0 para positivo, 1 para negativo).	Será que não use um bit de sinal, dedicando todos os bits à magnitude do valor.
Uso da Memória	Para o mesmo número de bits, o tipo assinado pode representar metade do intervalo do tipo não assinado.	Devido a nenhum bit de sinal, o tipo sem sinal pode representar um gama mais ampla de valores.
Casos de uso comuns	Representando quantidades que podem ser positivas, negativas ou zero (por exemplo, temperatura, coordenadas, transações financeiras).	Representando quantidades que são inerentemente não negativas (por exemplo, endereços de memória, tamanhos de arquivos, contadores).
Comparações	Tenha cuidado ao comparar valores com e sem sinal diretamente em algumas linguagens de programação.	Podem ser comparados diretamente, pois ocupam a mesma faixa de valores.

O que é Assinado?

Assinado é um atributo de tipo de dados usado em linguagens de programação para representar números inteiros, usado para armazenar números inteiros. O atributo “assinado” significa que uma variável pode conter valores positivos e negativos. Quando uma variável é declarada como assinada, significa que ela pode representar valores positivos, negativos e zero. Os inteiros assinados são fundamentais para operações aritméticas envolvendo números positivos e negativos.

Representação

In signed integers, the leftmost bit (the most significant bit) is used to denote the sign of the number. If this bit is set to 0, the number is positive or zero, and if it’s set to 1, the number is negative. The remaining bits represent the magnitude of the number, using the standard binary representation.

Variação

A inclusão de números negativos em números inteiros com sinal afeta seu intervalo em comparação com números inteiros sem sinal. Por exemplo, em um inteiro assinado de 8 bits típico, o intervalo é de -128 a 127. O valor positivo máximo é limitado por um a menos que a magnitude máxima que pode ser representada no determinado número de bits.

Uso

Inteiros assinados são comumente usados ​​quando um intervalo de valores positivos e negativos é necessário. Eles são cruciais em cenários como cálculos financeiros, onde os valores podem ser positivos (receitas) ou negativos (despesas). Além disso, inteiros assinados são utilizados em algoritmos que envolvem operações aritméticas onde o resultado pode ser negativo.

Exemplo

Por exemplo, se tivermos um inteiro com sinal de 8 bits, seu intervalo seria de -128 a 127. Se for considerada a representação binária de 01111111 (127 em decimal), ela representa um valor positivo. Por outro lado, a representação binária de 10000000 (-128 em decimal) representa um valor negativo devido ao bit mais à esquerda ser definido como 1.

O que é não assinado? 

Unsigned é um atributo de tipo de dados comumente usado em linguagens de programação para representar números inteiros. Ao contrário dos inteiros com sinal, que podem representar valores positivos, negativos e zero, os inteiros sem sinal representam exclusivamente valores não negativos. Quando uma variável é declarada como sem sinal, significa que ela só pode conter valores positivos ou zero, efetivamente dobrando o intervalo de valores positivos em comparação com números inteiros com sinal.

Representação

Em inteiros sem sinal, todos os bits são usados ​​para representar a magnitude do número, sem nenhum bit dedicado a indicar o sinal. Isto significa que o bit mais à esquerda (bit mais significativo) na representação binária faz parte da magnitude, permitindo uma gama maior de valores positivos.

Variação

A ausência de números negativos em inteiros sem sinal amplia seu alcance em comparação com inteiros com sinal. Por exemplo, em um número inteiro sem sinal de 8 bits, o intervalo é de 0 a 255. O valor máximo é determinado pela magnitude máxima que pode ser representada em um determinado número de bits.

Uso

Inteiros não assinados são preferidos ao lidar exclusivamente com valores não negativos. Eles são comumente usados ​​em cenários onde apenas valores positivos são relevantes, como representação de quantidades, índices de array ou endereços de memória. Além disso, inteiros sem sinal são utilizados em operações bit a bit e situações em que as operações aritméticas não devem produzir resultados negativos.

Exemplo

Por exemplo, em um número inteiro sem sinal de 8 bits, a representação binária de 11111111 (255 em decimal) representa o valor positivo máximo. Ao contrário dos inteiros assinados, não há necessidade de alocar um bit para denotar o sinal, permitindo que toda a gama de bits contribua para a magnitude.

Principais diferenças entre assinado e não assinado

• Representação:
  • Inteiros com sinal usam um bit para representar o sinal (positivo ou negativo) e os bits restantes para a magnitude.
  • Inteiros sem sinal usam todos os bits para representar a magnitude, sem nenhum bit dedicado para indicar o sinal.
• Variação:
  • Inteiros com sinal podem representar valores positivos e negativos, mas o intervalo é limitado por um a menos que a magnitude máxima que pode ser representada.
  • Os inteiros sem sinal representam exclusivamente valores não negativos, permitindo uma gama maior de valores positivos em comparação com inteiros com sinal.
• Uso:
  • Inteiros assinados são comumente usados ​​quando valores negativos precisam ser representados, como em operações aritméticas envolvendo números positivos e negativos.
  • Inteiros não assinados são preferidos ao lidar exclusivamente com valores não negativos, como representação de quantidades, índices de array ou endereços de memória. Eles também são utilizados em operações bit a bit e cenários onde as operações aritméticas não devem produzir resultados negativos.

Referências

1. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/6606625/
2. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-540-28628-8_8
3. https://www.cs.umn.edu/sites/cs.umn.edu/files/tech_reports/14-006.pdf

Última atualização: 03 de março de 2024