有符號（Signed）和無符號（Unsigned）是計算機編程中用來描述整數數據類型能否表示負數的兩個概念。它們的主要區別在于能否表示負數以及數值的表示范圍。

以下是它們的核心區別：

1. 能否表示負數

• 有符號（Signed）：可以表示正數、零和負數。
• 無符號（Unsigned）：只能表示零和正數，不能表示負數。

2. 數值范圍

區別源于計算機使用二進制表示數字，以及最高位（最左邊的位）的用途不同。

• 有符號數：最高位被稱為符號位。

  • 符號位為?0：表示正數或零。
  • 符號位為?1：表示負數。
  • 由于用一位來表示符號，可用于表示數值大小的位就少了一位，因此其可表示的正數范圍比同長度的無符號數小一半。
  • 常見范圍（以8位為例）：
    • 8位有符號整數（signed char?或?int8_t）：范圍是?-128 到 127。
    • 16位有符號整數（short?或?int16_t）：范圍是?-32,768 到 32,767。
    • 32位有符號整數（int?或?int32_t）：范圍是?-2,147,483,648 到 2,147,483,647。

• 無符號數：所有位都用來表示數值的大小。

  • 因此，它能表示的數值范圍是純正的，并且比同長度的有符號數能表示更大的正數。
  • 常見范圍（以8位為例）：
    • 8位無符號整數（unsigned char?或?uint8_t）：范圍是?0 到 255。
    • 16位無符號整數（unsigned short?或?uint16_t）：范圍是?0 到 65,535。
    • 32位無符號整數（unsigned int?或?uint32_t）：范圍是?0 到 4,294,967,295。

3. 在編程中的應用

• 使用有符號數：當你需要處理可能為負的數值時，例如溫度、賬戶余額、坐標、數學計算中的變量等。
• 使用無符號數：
  • 當數值絕對不會為負時，例如數組索引、循環計數器、文件大小、內存地址、顏色分量（0-255）、位掩碼操作等。
  • 當你需要更大的正數范圍時。
  • 在進行底層操作（如嵌入式系統、網絡協議）時，為了精確控制數據表示。

4. 混合運算的注意事項

當有符號數和無符號數進行混合運算時，C/C++等語言會進行類型提升。通常，有符號數會被隱式轉換為無符號數，這可能導致意外的結果。

示例（C/C++）：

#include <iostream>
using namespace std;int main(){unsigned int a = 10;int b = -5;if(b < a){printf("b is less than a\n"); // 期望輸出}else{printf("b is not less than a\n");}
}

在這個例子中，b (-5) 在比較時被轉換為無符號整數。在32位系統上，-5轉換為無符號數會變成一個非常大的正數（4,294,967,291），因此 b < a 的條件為假。

總結

選擇使用哪種類型應基于數據的實際含義和范圍需求。正確選擇有助于避免溢出錯誤、邏輯錯誤，并提高代碼的清晰度和效率。