有符号与无符号：区别与比较

在编程中，术语“有符号”和“无符号”是指整数数据类型的解释。有符号整数可以表示正数和负数，只需用一位表示符号，其余位表示大小。另一方面，无符号整数专门表示非负数，利用所有位来表示大小。

关键精华

1. 签名数据通过数字签名进行验证，保证数据的真实性和完整性。
2. 未签名的数据没有数字签名，也没有经过验证，因此很容易被篡改或修改。
3. 签名数据通常用于安全通信，而未签名数据则用于非关键应用程序。

签名与未签名

有符号和无符号与数字在计算机编程中的表示方式有关。 无符号数总是正数，它们可以表示更大的正值。 有符号数可以是正数也可以是负数，它们具有相等的正值和负值分布。

在计算机编程中，这些“有符号”和“无符号”类别指的是可以包含某些类型的变量 整数. 在编码上下文中，前一类可以包含两种类型的整数。 相反，后一类可以只包含数字零和整个正整数列表。

对比表

专栏	签名	无符号
取值范围	可以代表 正、负和零 值。	只能代表 非负（零和正） 值。
数字表示	使用一个 符号位 （最高有效位）指示符号（0 为正，1 为负）。	儿童在 不能 使用符号位，将所有位用于表示值的大小。
内存使用	对于相同的位数，有符号类型可以表示 范围的一半 无符号类型。	由于没有符号位，无符号类型可以表示 更大范围 值。
常见用例	表示可以是正数、负数或零的量（例如温度、坐标、金融交易）。	表示本质上非负的数量（例如，内存地址、文件大小、计数器）。
比较	在某些编程语言中直接比较有符号和无符号值时要小心。	可以直接比较，因为它们占据相同的值范围。

什么是签名？

有符号是编程语言中用来表示整数的数据类型属性，用于存储整数。 “有符号”属性表示变量可以同时保存正值和负值。当变量被声明为有符号时，意味着它可以表示正值、负值和零值。有符号整数是涉及正数和负数的算术运算的基础。

代表性

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.

范围

与无符号整数相比，有符号整数中包含负数会影响其范围。例如，在典型的 8 位有符号整数中，范围为 -128 到 127。最大正值被限制为比给定位数可以表示的最大幅度小 XNUMX。

用法

当需要一定范围的正值和负值时，通常使用有符号整数。它们在财务计算等场景中至关重要，其中值可以是正数（收入）或负数（支出）。此外，有符号整数用于涉及算术运算的算法，其中结果可能为负。

例如：

例如，如果我们有一个8位有符号整数，那么它的范围是从-128到127。如果考虑二进制表示形式01111111（十进制127），它代表一个正值。相反，二进制表示形式 10000000（十进制为 -128）表示负值，因为最左边的位被设置为 1。

什么是无符号？ 

无符号是编程语言中常用来表示整数的数据类型属性。与可以表示正值、负值和零值的有符号整数不同，无符号整数只表示非负值。当变量被声明为无符号时，这意味着它只能保存正值或零值，与有符号整数相比，有效地将正值的范围加倍。

代表性

在无符号整数中，所有位都用于表示数字的大小，没有专门用于指示符号的位。这意味着二进制表示中最左边的位（最高有效位）是幅度的一部分，允许更大范围的正值。

范围

与有符号整数相比，无符号整数中不存在负数，从而扩展了它们的范围。例如，在 8 位无符号整数中，范围为 0 到 255。最大值由给定位数可以表示的最大幅度确定。

用法

当专门处理非负值时，首选无符号整数。它们通常用于只有正值相关的场景，例如表示数量、数组索引或内存地址。此外，无符号整数用于按位运算和算术运算不应产生负结果的情况。

例如：

例如，在 8 位无符号整数中，二进制表示形式 11111111（十进制为 255）表示最大正值。与有符号整数不同，不需要分配一个位来表示符号，从而允许所有位都对大小做出贡献。

有符号和无符号之间的主要区别

• 代表性:
  • 有符号整数使用一位来表示符号（正或负），其余位表示大小。
  • 无符号整数使用所有位来表示大小，没有专门用于指示符号的位。
• 范围:
  • 有符号整数既可以表示正值，也可以表示负值，但范围仅限于可表示的最大幅度小一。
  • 无符号整数专门表示非负值，与有符号整数相比，允许更大范围的正值。
• 用法:
  • 当需要表示负值时，例如同时涉及正数和负数的算术运算，通常使用有符号整数。
  • 当专门处理非负值（例如表示数量、数组索引或内存地址）时，首选无符号整数。它们还用于按位运算和算术运算不应产生负结果的场景。

参考资料

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

最后更新：03 年 2024 月 XNUMX 日