¿Cuál es la diferencia entre las variables con y sin signo?

Aunque comúnmente se conoce como un 'bit de signo', los valores binarios que usualmente usamos no tienen un bit de signo verdadero.

La mayoría de las computadoras usan aritmética de complemento de dos. Los números negativos se crean tomando el complemento de uno (voltear todos los bits) y agregando uno:

      5 (decimal) -> 00000101 (binary)
      1's complement: 11111010
      add 1: 11111011 which is 'FB' in hex


Esta es la razón por la que un byte con signo tiene valores de -128 a +127 en lugar de -127 a +127:

      1 0 0 0 0 0 0 0 = -128
      1 0 0 0 0 0 0 1 = -127
          - - -
      1 1 1 1 1 1 1 0 = -2
      1 1 1 1 1 1 1 1 = -1
      0 0 0 0 0 0 0 0 = 0
      0 0 0 0 0 0 0 1 = 1
      0 0 0 0 0 0 1 0 = 2
          - - -
      0 1 1 1 1 1 1 0 = 126
      0 1 1 1 1 1 1 1 = 127
      (añadir 1 a 127 da:)
      1 0 0 0 0 0 0 0 que vemos en la parte superior de este gráfico es -128.


Si tuviéramos un bit de signo adecuado, el rango de valores sería el mismo (por ejemplo, -127 a +127) porque un bit está reservado para el signo. Si el bit más significativo es el bit de signo, tendríamos:

      5 (decimal) -> 00000101 (binary)
      -5 (decimal) -> 10000101 (binary)

Lo interesante en este caso es que tenemos un cero y un cero negativo:
      0 (decimal) -> 00000000 (binary)
      -0 (decimal) -> 10000000 (binary)


No tenemos -0 con dos-complemento; lo que sería -0 es -128 (o para ser más general, uno más que el mayor valor positivo). Sin embargo, lo hacemos con el complemento de uno; todos los 1 bits son 0 negativos.

Matemáticamente, -0 es igual a 0. Recuerdo vagamente una computadora donde -0

Las variables con signo usan un bit para marcar si son positivas o negativas. Las variables sin signo no tienen este bit, por lo que pueden almacenar números más grandes en el mismo espacio, pero solo números no negativos, por ejemplo, 0 y superiores.

Para más: Enteros sin Signo y con Signo

Las variables sin signo solo pueden ser números positivos, porque carecen de la capacidad de indicar que son negativos.

Esta habilidad se llama 'signo' o 'bit de firma'.

Un efecto secundario es que sin un bit de firma, tienen un bit más que se puede usar para representar el número, duplicando el número máximo que puede representar.

Las variables con signo pueden ser 0, positivas o negativas.

Las variables sin signo pueden ser 0 o positivas.

Las variables sin signo se usan a veces porque se pueden usar más bits para representar el valor real. Dándote un rango más grande. También puede asegurarse de que un valor negativo no se pase a su función, por ejemplo.

Unsigned se usa cuando el valor ur debe ser positivo, no hay valor negativo aquí, si está firmado para int rango -32768 a +32767 si no está firmado para el rango int 0 a 65535

Las variables sin signo son variables que se representan internamente sin un signo matemático (más o menos) pueden almacenar 'cero' o valores positivos solo. Digamos que la variable sin signo es n bits de tamaño, entonces puede representar 2^n (2 power n) valores - 0 hasta (2^n -1). Una variable con signo por otro lado,' pierde ' un bit para representar el signo, por lo que puede almacenar valores desde -(2^(n-1) -1) hasta (2^(n-1)) incluyendo cero. Así, una variable con signo puede almacenar valores positivos, valores negativos y cero.

P.d.:
Internamente, el signo matemático puede representarse en la forma de complemento de uno, en la forma de complemento de dos o con un bit de signo (por ejemplo: 0 -> +, 1-> -)
Todos estos métodos dividen efectivamente el rango de valores representables en n bits (2^n) en tres partes, positivo, negativo y cero.

Esto es sólo mi valor de dos centavos.

Espero que esto ayude.

Esta puede no ser la definición exacta, pero te daré un ejemplo: Si creara un número aleatorio tomándolo del tiempo del sistema, aquí usar la variable sin signo es beneficioso ya que hay un gran alcance para los números aleatorios, ya que los números con signo dan números positivos y negativos. Como el tiempo del sistema no puede ser negativo, usamos una variable sin signo (solo números positivos) y tenemos un rango más amplio de números aleatorios.