整数之间的赋值问题

前言：我们在初学C语言的时候，总是避免不了一些数据类型的转换，例如int-->char，char-->int，如果我们仅仅只学习这些语法，而不去了解底层原理，对于这些输出的内容，我们可能会感觉到茫然，今天这篇就带你了解整数类型之间的转换

一、整型数据在计算机中的存储形式

1、原码、反码、补码

2、大小端

（1）什么是大小端

（2）为什么有大小端

（3）相关笔试题

二、不同整数数据类型之间的转换

1、长整型转短整型

2、短整型转长整型

一、整型数据在计算机中的存储形式

1、原码、反码、补码

在计算机组成原理中，我们会学到计算机中整数的三种表现形式，即原码，反码，补码，而整型数据的存储是以补码形式进行存储的。

（1）原码：直接将二进制按照正负数的形式转换成二进制。

（2）反码：将原码的符号位不变，其他位依次按位取反。

（3）补码：反码+1。

那么，为什么要采用补码进行存储呢？因为使用补码，可以将符号位和数值域统一处理；同时，加法和减法也可以统一处理（CPU只有加法器）此外，补码与原码相互转换，其运算过是相同的，不需要额外的硬件电路。

对于正数的存储：原码=反码=补码

eg：int 35

35转为二进制：00000000 00000000 00000000 00100011

则在计算机中存的就是00000000 00000000 00000000 00100011

对于负数的存储：补码 <---- 反码+1 <---- 反码（原码取反） <---- 原码

eg：int -35

|-35| = 35（先取正数）转为二进制：00000000 00000000 00000000 00100011

取反：11111111 11111111 11111111 11011100

+1：11111111 11111111 11111111 11011101

则在计算机中存的就是11111111 11111111 11111111 11011101

当我们要读的时候就需要进行逆运算，即对计算机中存储的补码进行-1再取反。

2、大小端

（1）什么是大小端

大端（存储）模式：是指数据的低位保存在内存的高地址中，而数据的高位，保存在内存的低地址中。

小端（存储）模式：是指数据的低位保存在内存的低地址中，而数据的高位,，保存在内存的高地址中。

我们以1为例，用图来展示：

（2）为什么有大小端

为什么会有大小端模式之分呢？这是因为在计算机系统中，我们是以字节为单位的，每个地址单元都对应着一个字节，一个字节为8bit。但是在C语言中除了8 bit的char之外，还有16 bit的short型，32 bit的long型（要看具体的编译器），另外，对于位数大于8位的处理器，例如16位或者32位的处理器，由于寄存器宽度大于一个字节，那么必然存在着一个如何将多个字节安排的问题。因此就导致了大端存储模式和小端存储模式。

例如：一个 16bit 的 short 型 x ，在内存中的地址为 0x0010 ， x 的值为 0x1122 ，那么 0x11 为高字节， 0x22 为低字节。对于大端模式，就将 0x11 放在低地址中，即 0x0010 中，0x22 放在高地址中，即 0x0011 中。小端模式，刚好相反。我们常用的 X86 结构是小端模式，而KEIL C51 则为大端模式。很多的ARM，DSP都为小端模式。有些ARM处理器还可以由硬件来选择是大端模式还是小端模式。

（3）相关笔试题

百度2015年系统工程师笔试题：请简述大端字节序和小端字节序的概念，设计一个小程序来判断当前机器的字节序。（10分）

我们用一个简单的数来测试，例如我们上面举的例子1
#include<stdio.h>
int main()
{
    int a = 1;
	char* p = (char*) & a;//取a的第一个bit

	if (1 == *p)
	{
		printf("小端\n");//如果低地址为数据低位（也就是1），则为小端
	}
	else
	{
		printf("大端\n");//如果低地址为数据高位（也就是0），则为大端
	}
    return 0;
}

二、不同整数数据类型之间的转换

1、长整型转短整型

我们常见的长转短有：int ---> char，int ---> short，short ---> char

对于长整型转短整型，很简单，我们采用低字节拷贝，高字节丢弃的原则就可以了，例如：

char a = 35；

首先，我们看这个语句，35默认是个int型数据，但是需要赋值给一个char类型的a，所以我们要用到长 ---> 短的原则。

35的补码：00000000 0000000 00000000 00100011

丢弃高字节，拷贝低字节，由于char类型是8个bit位，所以我们只需要拷贝低8位：

即 a(char)：00100011

对于负数，也是一样的道理，例如：

char b = -35；

-35的补码：11111111 11111111 11111111 11011101

则a(char)：11011101

2、短整型转长整型

我们常见的短转长有：char ---> int，short ---> int，short ---> char

对于短转长，我们分两种情况：

（1）如果短的是无符号，高位全部补0；

（2）如果短的是有符号，高位全部补符号位

前面补什么需要注意的是要看之前短的是有符号还是无符号！！！

我们通过下面这个例子来总结上面两种的使用，eg：
#include<stdio.h>
int main()
{
    char c = 250;//250为int型  int--->char
    char d;
    d = c+8;//8位int型，c要和8相加，就要先转为int型
    printf("%d\n", c);// -6
	printf("%u\n", c);// 2^32-6
	printf("%d\n", d);// 2
	printf("%u\n", d);// 2
}
我们来分析这几个语句：

250的补码：00000000 00000000 00000000 11111010

根据上面的长转短：

c(char)：11111010

c+8：其中8为int型，所以我们要先把c(char)转为int型，而c(char)是个有符号的整型，且最高位为1，所以前面补1

c+8(int)：

11111111 11111111 11111111 11111010

+00000000 00000000 0000000 00001000

------------------------------------------------------------------

1 00000000 00000000 0000000 00000010 （超出bit位的1丢掉）

则c+8：00000000 00000000 0000000 00000010

d(char)：00000010

解释printf("%d\n", c);

c(char)：11111010

c为char类型，而%d是以整数形式输出，所以需要把c(char)转为int型再输出。

c(char) ----> int：

        11111111 11111111 11111111 11111010

通过最高位，也就是符号位为1，可知这是一个负数，所以要通过逆运算来求原来的数据，通过-1再取反得：

        11111111 11111111 11111111 11111001 <------- -1

00000000 00000000 00000000 00000110       <------- 取反

所以结果为-6（记得添上负号）。

解释printf("%u\n", c);

%u为无符号整型（即无符号int型）输出，通过上面我们知道，

c(char) ----> int：

        11111111 11111111 11111111 11111010

把它看成无符号也就是忽略前面的符号位，直接作为原码输出。

输出结果：2^32 - 6

知识点：一个负整数和一个较大的正整数的补码形式（在计算机中的存储）是一样的。

eg：（-x）=（2^n-x），n表示用多少个bit来存储整数。

解释printf("%d\n", d);

解释printf("%u\n", d);

d(char)：00000010

d(char) ----> int：

00000000 00000000 00000000 00000010

是个正数，原反补相同，无论是无符号还是有符号输出，都是直接作为原码输出，结果为2。