模的系统中，凡是减10的运算都可以用加2来代替，这就把减法问题转化成加法问题了（注：计算机的硬件结构中只有加法器，所以大部分的运算都必须最终转换为加法）。10和2对模12而言互为补数。

同理，计算机的运算部件与寄存器都有一定字长的限制（假设字长为8），因此它的运算也是一种模运算。当计数器计满8位也就是256个数后会产生溢出，又从头开始计数。产生溢出的量就是计数器的模，显然，8位二进制数，它的模数为28=256。在计算中，两个互补的数称为“补码”。

2）补码的表示：

正数：正数的补码和原码相同。

负数：负数的补码则是符号位为“1”，数值部分按位取反后再在末位（最低位）加1。也就是“反码+1”。

例如： 符号位 数值位

[+7]补= 0 0000111 B

[-7]补= 1 1111001 B

补码在微型机中是一种重要的编码形式，请注意：

a. 采用补码后，可以方便地将减法运算转化成加法运算，运算过程得到简化。正数的补码即是它所表示的数的真值，而负数的补码的数值部份却不是它所表示的数的真值。采用补码进行运算，所得结果仍为补码。

b. 与原码、反码不同，数值0的补码只有一个，即 [0]补=00000000B。

c. 若字长为8位，则补码所表示的范围为-128～+127；进行补码运算时，应注意所得结果不应超过补码所能表示数的范围。

2．原码、反码和补码之间的转换

由于正数的原码、补码、反码表示方法均相同，不需转换。

在此，仅以负数情况分析。

（1） 已知原码，求补码。

例：已知某数X的原码为10110100B，试求X的补码和反码。

解：由[X]原=10110100B知，X为负数。求其反码时，符号位不变，数值部分按位求反；求其补码时，再在其反码的末位加1。

1 0 1 1 0 1 0 0 原码

1 1 0 0 1 0 1 1 反码，符号位不变，数值位取反

1 +1

1 1 0 0 1 1 0 0 补码

故：[X]补=11001100B，[X]反=11001011B。

（2） 已知补码，求原码。

分析：按照求负数补码的逆过程，数值部分应是最低位减1，然后取反。但是对二进制数来说，先减1后取反和先取反后加1得到的结果是一样的，故仍可采用取反加1 有方法。

例：已知某数X的补码11101110B，试求其原码。

解：由[X]补=11101110B知，X为负数。求其原码表示时，符号位不变，数值部分按位求反，再在末位加1。

1 1 1 0 1 1 1 0 补码

1 0 0 1 0 0 0 1 符号位不变，数值位取反

1 +1

1 0 0 1 0 0 1 0 原码

1．3．2 有符号数运算时的溢出问题

请大家来做两个题目：

两正数相加怎么变成了负数？？？ 1）（+72）+（+98）=？

0 1 0 0 1 0 0 0 B +72

+ 0 1 1 0 0 0 1 0 B +98

1 0 1 0 1 0 1 0 B -42

两负数相加怎么会得出正数？？？ 2）（-83）+（-80）=？

1 0 1 0 1 1 0 1 B -83

+ 1 0 1 1 0 0 0 0 B -80

0 1 0 1 1 1 0 1 B +93

思考：这两个题目，按照正常的法则来运算，但结果显然不正确，这是怎么回事呢？

答案：这是因为发生了溢出。

如果计算机的字长为n位，n位二进制数的最高位为符号位，其余n-1位为数值位，采用补码表示法时，可表示的数X的范围是 -2n-1≤X≤2n-1-1

当n=8时，可表示的有符号数的范围为-128～+127。两个有符号数进行加法运算时，如果运算结果超出可表示的有符号数的范围时，就会发生溢出，使计算结果出错。很显然，溢出只能出现在两个同符号数相加或两个异符号数相减的情况下。

对于加法运算，如果次高位（数值部分最高位）形成进位加入最高位，而最高位（符号位）相加（包括次高位的进位）却没有进位输出时，或者反过来，次高位没有进位加入最高位，但最高位却有进位输出时，都将发生溢出。因为这两种情况是：两个正数相加，结果超出了范围，形式上变成了负数；两负数相加，结果超出了范围，形式上变成了正数。

而对于减法运算，当次高位不需从最高位借位，但最高位却需借位（正数减负数，差超出范围），或者反过来，次高位需从最高位借位，但最高位不需借位（负数减正数，差超出范围），也会出现溢出。

在计算机中，数据是以补码的形式存储的，所以补码在c语言的教学中有比较重要的地位，而讲解补码必须涉及到原码、反码。本部分演示作何一个整数的原码、反码、补码。过程与结果显示在列表框中，结果比较少，不必自动清除，而过程是相同的，没有必要清除。故需设清除各部分及清除全部的按钮。测试时注意最大、最小正负数。用户使用时注意讲解不会溢出：当有一个数的反码的全部位是1才会溢出，那么它的原码是10000...，它不是负数，故不会溢出。

在n位的机器数中，最高位为符号位，该位为零表示为正，为一表示为负；其余n-1位为数值位，各位的值可为零或一。当真值为正时，原码、反码、补码数值位完全相同；当真值为负时，原码的数值位保持原样，反码的数值位是原码数值位的各位取反，补码则是反码的最低位加一。注意符号位不变。

总结：提示信息不要太少，可“某某数的反码是某某”，而不是只显示数值。

原码、反码和补码 一、原码

求原码：X≥0，则符号位为0，其余照抄； X≤0，则符号位为1，其余照抄。

【例1】X=+1001001 [X]原 = 01001001 【例2】X=-1001001 [X]原 = 11001001 二、反码

求反码：若X≥0，符号位为0，其余照抄； 若X≤0，符号位为1，其余按位取反。

【例3】X=+1001001 [X]反 = 01001001 【例4】X=-1001001 [X]反 = 10110110 三、补码

求补码：若X≥0，符号位为0，其余照抄；

若X≤0，符号位为1，其余取反后，最低位加1。

【例5】X=+1001001 [X]补 = 01001001 【例6】X=-1001001 [X]补 = 10110111 四、补码加减法

计算机中实际上只有加法，减法运算转换成加法运算进行，乘法运算转换成加法运算进行，除法运算转换成减法运算进行。用补码可以很方便的进行这种运算。 1、补码加法

[X+Y]补 = [X]补 + [Y]补

【例7】X=+0110011,Y=-0101001，求[X+Y]补 [X]补=00110011 [Y]补=11010111

[X+Y]补 = [X]补 + [Y]补 = 00110011+11010111=00001010

注：因为计算机中运算器的位长是固定的，上述运算中产生的最高位进位将丢掉，所以结果不是 100001010，而是00001010。 2、补码减法

[X-Y]补 = [X]补 - [Y]补 = [X]补 + [-Y]补

其中[-Y]补称为负补，求负补的方法是：对补码的每一位（包括符号位）求反，最后末位加“1”。 【例8】X=+0111001,Y=+1001101，求[X-Y]补

[X]补=00111001 [Y]补=01001101 [-Y]补 = 10110011 [X-Y]补 = [X]补 + [-Y]补 = 00111001+10110011=11101100 五、数的表示范围

通过上面的学习，我们就可以知道计算机如果用一个字节表示一个整数的时候，如果是无符号数，可以表示0~255共256个数（00000000~11111111），如果是有符号数则能表示-128~127共256个数（10000000~01111111）。如果两个字节表示一个整数，则共有65536个数可以表示，大部分程序设计语言中整数的范围都是-32768~32767的原因，可以看出这种整数类型是16位的有符号数，而且是补码表示的。

正数的反码和补码都是和原码相同。 为什么要设立补码呢？

第一是为了能让计算机执行减法： [a-b]补=a补+（-b）补

第二个原因是为了统一正0和负0 正零：00000000 负零：10000000

这两个数其实都是0，但他们的原码却有不同的表示。

但是他们的补码是一样的，都是00000000

特别注意，如果+1之后有进位的，要一直往前进位，包括符号位！（这和反码是不同的！） [10000000]补 =[10000000]反+1 =11111111+1 =(1)00000000

=00000000(最高位溢出了，符号位变成了0） 有人会问

10000000这个补码表示的哪个数的补码呢？ 其实这是一个规定，这个数表示的是-128 所以n位补码能表示的范围是 -2^(n-1)到2^(n-1)-1

比n位原码能表示的数多一个