计算机储存数字和字符的方法你了解多少？ _储存

作者：薛8
来源：https://ddnd.cn/2019/02/16/byte-hex-ascii/

前言
最近在学习中涉及到计算机储存、传输数字和字符等操作，由于对字节、2进制、10进制、16进制、ASCII码的概念以及它们之间的关系和转换理解的不够透彻，导致在通讯、MD5消息摘要算法等时候出现问题，是因为数据转成计算机认识的01的这个环节出现问题。由于这个问题并不是那么容易发现，所以我也算是花了挺多时间才解决了这个问题，记录下解决过程，顺便也当复习一下计算机组成原理。
ASCII码
在计算机中，所有的数据在存储和运算时都要使用二进制数表示（因为计算机用高电平和低电平分别表示1和0），例如，像a、b、c、d这样的52个字母（包括大写）以及0、1等数字还有一些常用的符号（例如*、#、@等）在计算机中存储时也要使用二进制数来表示，而具体用哪些二进制数字表示哪个符号，当然每个人都可以约定自己的一套（这就叫编码），而大家如果要想互相通信而不造成混乱，那么大家就必须使用相同的编码规则，于是美国有关的标准化组织就出台了ASCII编码，统一规定了上述常用符号用哪些二进制数来表示。
ASCII 码一共规定了128个字符（0000 0000-0111 1111）的编码，比如空格SPACE是32（二进制0010 0000），大写的字母A是65（二进制0100 0001 ）。这128个符号（包括32个不能打印出来的控制符号），只占用了一个字节的后面7位（低7位），最前面的一位（高1位）统一规定为0(不要和数字的符号位搞混) 。
当然除了ASCII码，还有UTF-8、GBK等。
字节
字节(Byte)普通计算机系统能读取和定位到最小信息单位，即我们通过计算机储存和传输数据的时候都是先把数据转成字节。
字节即Byte ，一个字节代表8个比特（Bit），字节通常缩写为B ，比特通常缩写为b 。字节的大小是8Bit ，即字节的范围是0000 0000 - 1111 1111 ，对于无符号型，它表示的十进制范围是[0,255] ，对于有符号型，高一位表示符号位，它表示的十进制范围是[-128,127] 。
计算机若何储存数据
计算机只认识0和1（因为计算机只有高低电平两个状态），数据要想通过计算机储存或者传输，首先是要把数据转成计算机能认识的格式即01数据。
我们举个例子，以储存十进制数字28和-28为例，首先将十进制数转成二进制。

需要注意的是：数字在计算机中储存的是补码，而字符是在计算机中储存的是字符对应的编码（不要和数字的补码搞混）。

数字
储存十进制数字28和-28为例，首先将十进制数转成二进制，高1位为0代表正数，为1代表负数

28(10) = 0001 1100(2)(原码)
-28(10) = 1001 1100(2)(原码)

然后计算机将二进制数字进行补码运算，运算结果如下

28(10) = 0001 1100(2)(原码) = 0001 1100(2)(补码)
-28(10) = 1001 1100(2)(原码) = 1110 0100(2)(补码)

然后计算机保存的就是补码，当要取出数据的时候，就将补码逆运算一下，即可求出原码，再将原码转换一下就可以得到真实的数据了。
下面以JAVA语言演示这个过程，首先我们要清楚Java的byte、short、int、long都是有符号的(signed)

文章插图

运行输出：

28储存到计算机后为：11100
-28储存到计算机后为：11111111111111111111111111100100
取出储存的28 以无符号表示：28
取出储存的-28 以无符号表示：4294967268

我们验证一下结果，验证了计算机确实是以补码的方式储存数字。这里有个小问题，就是我们知道int型有4个字节即32个比特，但是28却输出了111005个比特而已，是因为toBinaryString()方法把11100前面的0给忽略了。
取出的时候，我们以无符号的标准去处理，导致取出存入的-28结果是4294967268和我们存入的不一样，这是因为-28是负数，负数的补码和原码不一样，而用无符号处理的话就是直接将11111111111111111111111111100100转成结果了。而为什么28用有无符号处理结果都一样是因为正数的原码和补码一样，这样验证了Java的数据类型都是有符号的。