C 語言無符號整數 unsigned 詳解與補碼表示

unsigned 關鍵字：擴展正整數表示範圍

在 16 位元系統中，int 佔 2 個位元組（16 bits），若為有號整數，其範圍為 -32,768 ~ 32,767；而 unsigned int（或簡稱 unsigned）同樣佔 16 bits，但將最高位視為數值位而非符號位，範圍擴展為 0 ~ 65,535。

補碼與無符號解讀

計算機以補碼儲存整數。對於相同的位元模式：

• 若視為有號數，最高位 1 代表負數（如 0xFFFF = -1）
• 若視為無符號數，最高位 1 仍代表數值權重（0xFFFF = 65,535）

因此，unsigned 並非增加儲存空間，而是改變了對位元模式的「解讀規則」。

常見簡寫與編譯器行為

單獨寫 unsigned 時，絕大多數編譯器預視為 unsigned int。同理，unsigned short、unsigned long、unsigned long long 皆遵循此規則。

實務提醒

• 混合有號/無號運算時，有號會被隱式提升為無號，易導致邏輯錯誤（如 -1 > 0u 為真）
• 陣列索引、迴圈計數器宜用 size_t（本質為無號）而非 int
• 列印 unsigned 應用 %u、%lu、%llu 等格式字串

理解補碼與無符號表示的本質差異，是避開 C 語言整數陷阱的關鍵。