C Negation运算符在Debian终端中打印出意外的结果

Question

这纯粹是学术性的，但我在C中创建了一个简单的真值表：

#include <stdio.h>

int main() {
  for(int j=0; j<=2; j++) {
    int bitB = (j&1);
    printf("~%d = %d\n", bitB, ~bitB);
  }
  return 0;
}

在终端中运行产生：

~1 = -2
~0 = -1

通过在printf上设置中断来调试gdb会产生我期望的结果：

(gdb) print bitB
$5 = 1
(gdb) cont
Continuing.
~1 = -2
(gdb) x/xw &bitB
0xbffff3d8: 0x00000000

为什么程序输出显示负数？

Answer 1

这是一个完美预期的结果，至少在two's complement system表示负数的系统中：

• 负数表示所有位设置为1和
• 除了最后一位之外，负二将所有位设置为1。

因此，翻转所有的零位会产生-1，并且翻转1的所有位会产生-2：

0000000000000000 -> 1111111111111111 // Zero becomes negative 1
0000000000000001 -> 1111111111111110 // One becomes negative 2

在数学上，要翻转二进制补码表示中数字的符号，请翻转数字的所有位，然后将1添加到结果中。只需翻转x的所有位，即可生成-x-1。这正是你看到的结果。

  

为什么程序输出显示负数？

因为您使用带有int格式说明符的带签名的%d，并且您打印的位模式恰好是负数的表示。

Answer 2

在所有系统和数字表示中，这将给出负数。您正在补充所有位，包括符号位。

Answer 3

因为您使用类型int（包含其符号），并且反转最高位也会根据Two's complement规则更改符号（请注意~反转/补充所有位）

如果您希望unsigned int为您提供无符号的表示，您可能希望使用%u（和~）。