C语言中的正负数及其输出

在数学中，数字有正负之分。在C语言中也是一样，short、int、long 都可以带上正负号，例如：

/负数
short a1 = -10;
short a2 = -0x2dc9;  //十六进制
//正数
int b1 = +10;
int b2 = +0174;  //八进制
int b3 = 22910;
//负数和正数相加
long c = (-9) + (+12);

如果不带正负号，默认就是正数。

符号也是数字的一部分，也要在内存中体现出来。
符号只有正负两种情况，用1位（Bit）就足以表示；C语言规定，把内存的最高位作为符号位。以 int 为例，它占用 32 位的内存，0~30 位表示数值，31 位表示正负号。如下图所示：

C语言规定，在符号位中，用 0 表示正数，用 1 表示负数。例如 int 类型的 -10 和 +16 在内存中的表示如下：

short、int 和 long 类型默认都是带符号位的，符号位以外的内存才是数值位。如果只考虑正数，那么各种类型能表示的数值范围（取值范围）就比原来小了一半。

• 打个比方，1字节(Byte)由8个位(bit)组成。那么他最大就可以表示255。假如第一位变成了0，那他最大就只能表127。

但是在很多情况下，我们非常确定某个数字只能是正数，比如班级学生的人数、字符串的长度、内存地址等，这个时候符号位就是多余的了，就不如删掉符号位，把所有的位都用来存储数值，这样能表示的数值范围更大（大一倍）。

C语言允许我们这样做，如果不希望设置符号位，可以在数据类型前面加上 unsigned 关键字，例如：

unsigned short a = 12;
unsigned int b = 1002;
unsigned long c = 9892320;

如果是unsigned int类型，那么可以省略 int ，只写 unsigned。

整数在内存中是如何存储的

在计算机中，有符号数在存储和读取时都要进行转化。

源码

将一个整数转换成二进制形式，就是其原码。
例如short a = 6；a的原码就是----- 0000 0000 0000 0110;
更改a的值a = -18，此时a的原码就是--1000 0000 0001 0010。

反码

谈到反码，需要将正数和负数区别对待，因为它们的反码不一样。
对于正数，它的反码就是其原码（原码和反码相同）。

负数的反码就是将原码中除符号位以外的所有位（数值位）取反。
也就是0变成1,1变成0。
例如short a = 6，a的原码和反码都是0000 0000 0000 0110
更改a的值a = -18，此时a的反码是 1111 1111 1110 1101

补码

对于正数，它的补码就是其原码（原码、反码、补码都相同）。
负数的补码是其反码加 1
例如：
short a = 6；a 的原码、反码、补码都是0000 0000 0000 0110；
更改 a 的值a = -18;，此时 a 的补码是1111 1111 1110 1110。
　原码、反码、补码的概念只对负数有实际意义，对于正数，它们都一样。最后我们总结一下 6 和 -18 从原码到补码的转换过程：

• 注：在计算机内存中，整数一律采用补码的形式来存储。这意味着，当读取整数时还要采用逆向的转换，也就是将补码转换为原码。
  将补码转换为原码也很简单：先减去 1，再将数值位取反即可。

  C语言中的小数

  C语言中小数的指数形式为：
  aEn 或 aen
  a 为尾数部分，是一个十进制数；n 为指数部分，是一个十进制整数；E或e是固定的字符，用于分割尾数部分和指数部分。
  整个表达式等价于 a×10n。
  指数形式的小数举例：

• 2.1E5 = 2.1×105，其中 2.1 是尾数，5 是指数。
• 3.7E-2 = 3.7×10-2，其中 3.7 是尾数，-2 是指数。
• 0.5E7 = 0.5×107，其中 0.5 是尾数，7 是指数。

C语言中常用的小数有两种类型，分别是 float 或 double；
float 称为单精度浮点型，double 称为双精度浮点型。

• 注：float 始终占用4个字节，double 始终占用8个字节。
  

  小数输出形式

  小数也可以使用 printf 函数输出，包括十进制形式和指数形式，它们对应的格式控制符分别是：

• %f 以十进制形式输出 float 类型；
• %lf 以十进制形式输出 double 类型；
• %e 以指数形式输出 float 类型，输出结果中的 e 小写；
• %E 以指数形式输出 float 类型，输出结果中的 E 大写；
• %le 以指数形式输出 double 类型，输出结果中的 e 小写；

• %lE 以指数形式输出 double 类型，输出结果中的 E 大写。

  #include <stdio.h>
  #include <stdlib.h>
  int main()
  {
  float a = 0.302;
  float b = 128.101;
  double c = 123;
  float d = 112.64E3;
  double e = 0.7623e-2;
  float f = 1.23002398;
  printf("a=%e \n b=%f \n c=%lf \n d=%lE \n e=%lf \n f=%f\n", a, b, c, d, e, f);
  
  return 0;
  }

  ----------->结果如下：
  

  
  
  注意：

• %f 和 %lf 默认保留六位小数，不足六位以 0 补齐，超过六位按四舍五入截断。
• 将整数赋值给 float 变量时会变成小数。
• 以指数形式输出小数时，输出结果为科学计数法；也就是说，尾数部分的取值为：0 ≤ 尾数 < 10。
  

  %g

  %g 会对比小数的十进制形式和指数形式，以最短的方式来输出小数，让输出结果更加简练。所谓最短，就是输出结果占用最少的字符。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    float a = 0.00001;
    float b = 30000000;
    float c = 12.84;
    float d = 1.229338455;
    printf("a=%g \nb=%g \nc=%g \nd=%g\n", a, b, c, d);

    return 0;
}

///运行结果：
a=1e-05
b=3e+07
c=12.84
d=1.22934

注：

• %g 默认最多保留六位有效数字，包括整数部分和小数部分；%f 和 %e 默认保留六位小数，只包括小数部分。
• %g 不会在最后强加 0 来凑够有效数字的位数，而 %f 和 %e 会在最后强加 0 来凑够小数部分的位数。
• %g 和 %lg 分别用来输出 float 类型和 double 类型，并且当以指数形式输出时，e小写。
• %G 和 %lG 也分别用来输出 float 类型和 double 类型，只是当以指数形式输出时，E大写。