为什么printf("%d", ~0)输出-1？

Question

为什么printf("%d", ~0); 的结果是 -1？按照逻辑不应该是1吗？因为 ~ 运算符会将每个1位变成0位，反之亦然。

据我所知，0000会被转换为1111。

- tuyen le

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尝试运行 printf("%x", ~0)；它将输出 ff。这意味着对每个位进行了取反操作，因此 0000000000000000 被转换为 1111111111111111。 根据逻辑，如果第一位是 1，则被视为负数。 因此结果为 -1。 - Nitin Tripathi

阅读关于整数如何以二进制补码的形式内部存储的文章。解释了为什么二进制全是1代表十进制的-1。 - kaylum

C编译器在使用数字字面量时无法处理单个位。例如，在32位中，0是0。因此，~0将否定32位，而不仅仅是一个位。无论您写0、00还是000，它始终是具有32位的相同零。如果您写1，则为31个零和一个单独的1，否定它将再次否定所有32位。 - Sami Kuhmonen

@tuyen le：是的，0000 被转换成了 1111。但是你为什么期望二进制的 1111 位模式代表 1 呢？？？ - AnT stands with Russia

我之前没有意识到在二进制补码中，1111代表-1。因为0001的反码是1110。现在一切都清楚了。 - tuyen le

Answer 1

~是按位取反运算符。将00000000翻转为11111111。

如果你对1(00000001)取2's补码，得到的是11111111，用于表示二进制中的-1。

因此输出结果为-1。

- ameyCU

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谢谢，现在一切都清楚了。 - tuyen le

@tuyenle 很好，干杯！！ - ameyCU

这就是为什么在检查函数返回值状态（无论是正还是负）时使用 ~ 的原因。 - incompetent

Answer 2

尝试查看其十六进制部分。

printf("%x", ~0);

它将打印ffff，这意味着它否定了每个位，因此0000000000000000被转换为1111111111111111。 根据逻辑，如果第一位是1，则被视为负数。 因此-1。

- Nitin Tripathi

Answer 3

在C/C++中，~ 是按位补码运算符。对于任何可进行按位补码的对象 x，它将翻转在x的原始表示中找到的所有二进制位。因此，如果一个整数x以二进制形式表示为0b00000000，它将变为0x11111111。

但是！！！

答案并不总是-1。存在两种表示负数的方式，即一补数和二补数。

一补数

对于任何数字x，-x被表示为x的按位补码。

二补数

对于任何数字x，-x被表示为加一和x的按位补码。

现实世界

如果您能找到一个使用一补数的（现代）系统，我就送你一块免费的饼干！事实上，一补数允许一些无意义的情况发生，例如-0，事实上，在一补数机器上，您的代码将呈现这种情况。

顺便说一下，正如其他答案已经发布的那样，数字的实际打印（而不是内部表示）可能会因为它被转换而有所不同（无符号数只需忽略额外的最高位，因此在溢出之前可以允许两倍的范围）。

- 3442

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C标准还允许使用符号数和大小编码有符号数字。 - Bill Lynch

@BillLynch：如果你能找到一个使用/执行这个的（现代）系统，我会再给你一块免费的饼干！ - 3442

由于没有合理的原因重复，评论已被删除。 - 3442

Answer 4

在32位机器上，0表示为

00000000000000000000000000000000

当您应用按位非（~）时，它会翻转所有位，然后位表示如下：

11111111111111111111111111111111 

这是2补码的-1表示法。

- ashiquzzaman33

Answer 5

%d takes signed integer

different variations of same input

 Signed Value ~0 -1
UnSigned Value ~0 4294967295
Hex  Value ~0 ffffffff
Hex  Value ~0 FFFFFFFF

正如你所看到的，符号位被设置为1，实际上它就是-1的二进制补码

作为一个规则

-ve of n = (~n) + 1;

      complement of 5  is  -6 
 and  complement(5)+1  is   -5

- asio_guy