C# 從補碼中獲取有符號數的實際數值

C# 從補碼中獲取有符號數的實際數值

原理

計算機存儲數據時，默認是存儲數據的補碼。有符號的數粗存在符號位（最高位）。

這裏就會提到原碼、反碼、補碼的概念。

原碼：用符號位和數值表示帶符號數，正數的符號位用“0”表示，負數的符號位用“1”表示，數值部分用二進制形式表示。
反碼：正數的反碼與原碼相同，負數的反碼爲對該數的原碼除符號位外各位取反。
補碼：正數的補碼與原碼相同，負數的補碼爲對該數的原碼除符號位外各位取反，然後在最後一位加1.

思路

下位機上傳有符號數時，直接上傳的是補碼。上位機解析時，需要手動轉換：

一、當數爲負數時。

0.獲取該數據的補碼，去掉最高位(符號位)並將其合併到一個結構體中（數據通信一般以字節爲單位）。

1.空位（不用的位）補全，高位不用的置1。

2.將補碼-1

3.然後再取反

4.乘上比例尺與-1

二、當數爲正數時。

0.獲取該數據的補碼，去掉最高位(符號位)並將其合併到一個結構體中（數據通信一般以字節爲單位）。

1.乘上比例尺

示例

下位機上傳的數據中有8個字節，其中第4（從0開始）字節的低四位和第5字節的高7位組成一個參數，這個參數是有符號的數據，與整數之間的比例尺是0.1。要求解析出該參數。

代碼

 				// 獲取數據
                byte[] data = new byte[8];
                data = GetDataFromUsb();

                // 解析數據
                // 當上傳的數據爲負數時
                if ((UInt16)(data[4] & 0x08) == 0x08)
                {
                    // 去掉最高位獲取數據
                    UInt16 s = (UInt16)(((data[4] & 0x07) << 7) + (UInt16)((data[5] >> 1) & 0x7F));

                    // 空位補全，高位不用的置1
                    UInt16 s1 = (UInt16)(s | 0xFC00);

                    // 補碼-1
                    UInt16 s2 = (UInt16)(s1 - 1);

                    // 取反
                    UInt16 s3 = (UInt16)~s2;

                    // 乘上-1和比例尺
                    _Speed = -(s3 * 0.1f);
                }
                // 當待解析的數據爲正數時
                else
                {
                    // 去掉最高位獲取數據
                    UInt16 s = (UInt16)(((data[4] & 0x07) << 7) + (UInt16)((data[5] >> 1) & 0x7F));

                    // 乘上比例尺
                    _Speed = s * 0.1f;
                }

圖表解釋

1._Speed參數的佔位情況。

	7	6	5	4	3	2	1	0
data[4]					F_Speed	_Speed	_Speed	_Speed
data[5]	_Speed	_Speed	_Speed	_Speed	_Speed	_Speed	_Speed

其中data[4]的第3位爲我們符號位，也就是F_Speed。當我們做有符號碼轉換時，可以直接忽略，因爲他不影響我們真實值的改變。

2.空位補全緣由

當我們使用更大的空間來做容器填充數據時，負數的空位補全。

UInt16也就等於2個字節

第0步運算之後，我們數據如下圖所示。

15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
						_S	_S	_S	_S	_S	_S	_S	_S	_S	_S

我們知道，上面的所有_S的數據都是元數據的補碼，因爲該數是負數，所以我們需要將這個數據的符號位置爲1，其它未使用的位（14、13、12、11、10）也置爲1。這樣我們就可以通過-1再求反碼得到負數的值了。

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積跬步以至千里:) (:一陣沒來由的風