Warum gibt fmt.Printf „-101' aus, wenn in Go eine binäre Darstellung einer vorzeichenbehafteten Ganzzahl gedruckt wird?

Zweierkomplement und die rätselhafte Ausgabe von fmt.Printf

Im Bereich der Informatik ist das Zweierkomplement die vorherrschende Darstellungsmethode vorzeichenbehaftete Ganzzahlen intern. Bei dieser Darstellung werden die Bits umgedreht und eins addiert, um negative Zahlen auszudrücken. Im Zweierkomplement würde beispielsweise -5 im Binärformat als „1111 1011“ dargestellt (entspricht ^5 1).

Es entsteht eine Verwirrung, wenn versucht wird, die binäre Darstellung einer vorzeichenbehafteten Ganzzahl mit fmt.Printf zu drucken . Betrachten Sie den folgenden Codeausschnitt:

var i int8 = -5
fmt.Printf("%b", i)

Erwartungsgemäß sollte dieser Code „1111 1011“ ausgeben, die Zweierkomplementdarstellung von -5. Die tatsächliche Ausgabe ist jedoch „-101“, was von dieser Erwartung abweicht. Dies wirft die Frage auf: Wird der Wert intern im Zweierkomplementformat gespeichert oder wird eine andere Darstellung verwendet?

Interessanterweise führt die Konvertierung des Werts in eine vorzeichenlose Ganzzahl vor dem Drucken zum gewünschten Ergebnis:

var u uint8 = uint(i)
fmt.Printf("%b", u)

Dies führt zu einer Ausgabe von „11111011“, der exakten Zweierkomplementdarstellung von -5.

Der Kern der Diskrepanz liegt darin, wie fmt.Printf mit der Formatierung von Binärzahlen umgeht. Bei näherer Betrachtung der Funktion fmt.integer wird deutlich, dass die ganze Zahl mit negativem Vorzeichen während des Formatierungsprozesses in eine positive Zahl umgewandelt wird:

   165      negative := signedness == signed &amp;&amp; a < 0
   166      if negative {
   167          a = -a
   168      }

Diese Konvertierung erfordert das Hinzufügen eines „-“-Präfixes die formatierte Zeichenfolge, die die zuvor beobachtete Ausgabe „-101“ erklärt.

Im Wesentlichen folgt die interne Darstellung des Werts der Zweierkomplementkonvention, während die Der Formatierungsprozess in fmt.integer wandelt die ganze Zahl mit negativem Vorzeichen in ihr positives Gegenstück um, was zu einer unerwarteten Ausgabe führt.

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