计算机基础之原码，反码，补码

自从从学校出来当了 Java 码农后，离这些经典又重要的计算机基础知识越来越远了。。。现在的情况是，连原码，反码，补码都傻傻分不清了！
最近在对 PHP 代码使用 Java 重构时，遇到了这么个问题：之前的 PHP 程序员在存储客户端 IPv4 地址时，是将获取到的点分十进制 IPv4 地址转换成了相应的整数存入数据库的，这么做的好处嘛就是节省空间，方便索引。“将点分十进制的 IPv4 地址转换成整数”，这在 PHP 中很简单，原生 API 支持，API 文档在此！但对于 Java 程序员来说就不是这么简单的了，因为 Java 并没有提供原生 API 的支持！
那么，现在只能考虑自己使用 Java 实现了：
首先，需要弄清楚 PHP 中 ip2long($ip) 的实现原理，经过参考某位仁兄的写的博客PHP: 详解ip2long和long2ip，基本上就了解其原理了。原理其实很简单：就是把点分十进制的 IPv4 地址字符串，按照其二进制形式放入一个四字节的整型变量中即可！上面那位仁兄博客里有用 C 语言实现了下 PHP 方法 ip2long()，直接使用逻辑左移即可，但输出的一正一负的结果却引起了我的兴趣（因为不理解嘛）。于是，我在例子上又加了一行：

#include <stdio.h>

int main(int argc, char** argv){
	unsigned int ip_long = (157 << 24) | (23 << 16) | (56 << 8) | 90;
	printf("%x
", ip_long);
	printf("%u
", ip_long);
	printf("%d
", ip_long);

	return 0;
}

即输出整形变量 ip_long 的十六进制形式，运行结果如下：

9d17385a
2635544666
-1659422630

那么，该怎么解释着三行输出呢？此时便想起了原码，反码，补码的转换规则：

1. 正数的原码，反码，补码都一样；
2. 负数原码符号位不变，数值位按位取反的结果就是反码；
3. 负数的反码加一便是其补码；
4. 计算机中存储的数字的二进制形式是该数字的补码形式；

也就是说：数字 A 在计算机中存储的二进制形式是：数字 A 转换为二进制形式 B，此时 B 就是数字 A 的原码，再将 B 转换为反码 C，最后将反码 C 转换为补码 D，补码 D 就是数字 A 最终在计算机中的二进制形式。验证下这个说法，十六进制数 9d17385a 转换为二进制形式是：10011101000101110011100001011010。

1. 将变量 ip_long 解释为无符号整数，则 ip_long 即为正整数，则其原码，反码，补码都一样，所以推导出的 ip_long 的原码就是：10011101000101110011100001011010，转换为十进制即：2635544666，验证正确；
2. 将变量 ip_long 解释为有符号整数，则从补码 10011101000101110011100001011010 的第一位即符号位为 1 可知 ip_long 是一个负数，再把补码 10011101000101110011100001011010 转换为其原码可得到原码：11100010111010001100011110100110，先不算符号位的 1，可得此数的绝对值的二进制是：1100010111010001100011110100110，转换为十进制是：1659422630，因为它是负数，所以最终结果是：-1659422630，验证正确；

参考

1. PHP: 详解ip2long和long2ip
2. Java ip2long equivalent
3. 在线进制转换