用c++编写整数加减法器(二进制)

Question

编写整数加减法器：
设在main中有如下数组：
char int1[n+1];
char int2[n+1];
编写函数
Char * addsub(char int1[],char int2[],int flag, int n);
当flag为0时表示加法运算，当flag为1时表示减法运算，做n位的加减法运算，将运算结果保存至int2中，在main函数中输出运算结果。m和n分别是int1和int2的长度。在函数中必须要计算OF,CF,SF,ZF，将4个F作为返回值返回，并在main函数中输出4个值，判定是否产生了溢出，是哪一种溢出。

Answer 1

思路：
根据符合位、flag，将计算分为加法和减法运算。
（1）如果两个数中有负数，先计算出负数的二进制补码，把负数二进制转成正数二进制，然后两个数都作为正数进行计算。
（2）比较两个数的大小，根据两个数的符号位和运算符，决定进行加法运算还是减法运算，运算结果如果是负数，在计算结果的补码。

代码如下：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

//判断2个数的大小
int isbig(char p1[], char p2[], int n)
{
    //第一个位置表示符号位，从第2个位置开始判断
    int i = 1;
    for (; i < n; i++)
    {
        if (p1[i] > p2[i])
            return 1;
        else if (p1[i] < p2[i])
            return -1;
    }
    return 0;
}

//负数二进制转正数：取反+1
char* transRes(char buf[], int n)
{
    int i, jw = 1;
    char* out = new char[n+1]; //增加1位来表示是否有溢出

    out[0] = buf[0]; //符号位
    //取反
    for ( i = 1; i < n; i++) //首位符号位，先不用管
    {
        if (buf[i] == '1')
            out[i+1] = '0';
        else
            out[i+1] = '1';
    }
    //+1
    for (i = n ; i > 0; i--)
    {
        if (out[i] == '0')
        {
            if (jw == 1)
            {
                out[i] = '1';
                jw = 0;
            }
            else
            {
                out[i] = '0';
                jw = 0;
            }
        }
        else
        {
            if (jw == 1)
            {
                out[i] = '0';
                jw = 1;
            }
            else
            {
                out[i] = '1';
                jw = 0;
            }
        }
    }
    if (jw == 1)
        out[1] = '1';
    else
        out[1] = '0';
    return out;
}

//增加位数，保证与负数位数相同
char* trans(char buf[], int n)
{
    char* p = new char[n + 1];
    p[0] = '0';
    for (int i = 0; i < n; i++)
        p[i + 1] = buf[i];
    return p;
}
//计算两个数的加法，结果放在p2中
int add(char p1[], char p2[], int n)
{
    int i = n - 1;
    int jw = 0;
    for (; i > 0; i--)
    {
        int t = (p1[i] - '0') + (p2[i] - '0');
        p2[i] = '0' + t % 2;
        jw = t / 2;
    }
    return jw; //返回是否有进位
}
//计算两个数的减法
int sub(char p1[], char p2[], int n)
{
    int i = n - 1;
    int jw = 0;
    char ch;
    for (; i > 0; i--)
    {
        if (jw == 1)
        {
            if (p1[i] == '0')
                ch = '1';
            else
                ch = '0';
        }
        else
            ch = p1[i];

        
        if (ch == p2[i])
            p2[i] = '0';
        else
        {
            p2[i] = '1';
            if (ch > p2[i])
                jw = 0;
            else
                jw = 1;
        }
    }
    return jw;
}

//复制
void copyt(char dst[], char src[], int n)
{
    dst[0] = src[0]; //符号位
    for (int i = 1; i < n-1; i++)
    {
        dst[i] = src[i + 1];
    }
}


void show(char p[], int n)
{
    for (int i = 0; i < n; i++)
        cout << (char)p[i];
    cout << endl;
}
//
char* addsub(char int1[], char int2[], int flag, int n)
{
    //初始化标志位
    char* ff = new char[5];
    for (int j = 0; j < 4; j++)
        ff[j] = '0';
    ff[4] = 0;

    char *p1, *p2;
    if (int1[0] == '0')
        p1 = trans(int1, n);
    else
        p1 = transRes(int1, n);

    if (int2[0] == '0')
        p2 = trans(int2, n);
    else
        p2 = transRes(int2, n);


    /*cout << "p1=";
    show(p1,n+1);
    cout << "p2=";
    show(p2,n+1);*/

    if (flag == 0) //加法
    {
        if (p1[0] == p2[0]) //符号相同
        {
            int res = add(p1, p2, n + 1);
            if (res == 1)
                ff[1] = '1';//最高位进位，CF=1，不进位为0

            //如果是负数，取补码
            if (p1[0] == '1')
            {
                char* p3 = transRes(p2, n + 1);
                //结果放在int2中
                copyt(int2, p3, n + 1);
                delete[] p3; p3 = 0;
            }
            else
            {
                copyt(int2, p2, n + 1);
            }
            
        }
        else
        {
            int bb = isbig(p1, p2, n + 1);
            if (bb == 1)
            {
                sub(p1, p2, n + 1);
                if (p1[0] == '1')
                    ff[2] = '1';//结果为负，即符号位为1时SF=1，否则为0.

                p2[0] = p1[0];//跟大数保持符号一致

                if (p2[0] == '1')
                {
                    char* p3 = transRes(p2, n + 1);
                    copyt(int2, p3, n + 1);
                    delete[] p3; p3 = 0;
                }
                else
                {
                    //结果放在int2中
                    copyt(int2, p2, n + 1);
                }

                
            }
            else if (bb == -1)
            {
                sub(p2, p1, n + 1);
                if (p2[0] == '1')
                    ff[2] = '1';//结果为负，即符号位为1时SF=1，否则为0.

                //ff[1] = '1';//最高位进位，CF=1，不进位为0 最高位有借位
                p1[0] = p2[0]; //跟大数保持符号一致

                if (p1[0] == '1')
                {
                    char* p3 = transRes(p1, n + 1);
                    copyt(int2, p3, n + 1);
                    delete[] p3; p3 = 0;
                }else
                    //结果放在int2中
                    copyt(int2, p1, n + 1);
            }
            else
            {
                sub(p1, p2, n + 1);
                ff[3] = '1';//结果为0，ZF=1，否则为0
                p2[0] = '0';
                //结果放在int2中
                copyt(int2, p2, n + 1);
            }
            
        }
    }
    else
    {
        if (p1[0] == '0' && p2[0] == '0')
        {
            int bb = isbig(p1, p2, n + 1);
            if (bb == 1)
            {
                sub(p1, p2, n + 1);
                //结果放在int2中
                copyt(int2, p2, n + 1);
            }
            else if (bb == -1)
            {
                sub(p2, p1, n + 1);
                ff[0] = '1';//两操作数符号相同但结果与符号位相反，OF=1
                ff[2] = '1';//结果为负，即符号位为1时SF=1，否则为0.
                p1[0] = '1';
                char* p3 = transRes(p1, n + 1);
                //结果放在int2中
                copyt(int2, p3, n + 1);
                delete[] p3; p3 = 0;
            }
            else
            {
                sub(p1, p2, n + 1);
                ff[3] = '1';//结果为0，ZF=1，否则为0
                //结果放在int2中
                copyt(int2, p2, n + 1);
            }
        }
        else if (p1[0] == '0' && p2[0] == '1')
        {
            p2[0] = '0';
            int ret = add(p1, p2, n + 1);
            if (ret == 1)
                ff[1] = '1';//最高位进位，CF=1，不进位为0

            //结果放在int2中
            p2[0] = '0';
            copyt(int2, p2, n + 1);
        }
        else if (p1[0] == '1' && p2[0] == '0')
        {
            p2[0] = '1';
            int ret = add(p1, p2, n + 1);
            if (ret == 1)
                ff[1] = '1';//最高位进位，CF=1，不进位为0
            p2[0] = '1';
            char* p3 = transRes(p2, n + 1);
            //结果放在int2中
            copyt(int2, p3, n + 1);
            delete[] p3; p3 = 0;
        }
        else
        {
            p2[0] = '0';
            int bb = isbig(p1, p2,n+1);
            if (bb==1)
            {
                sub(p1, p2, n + 1);
                ff[2] = '1';//结果为负，即符号位为1时SF=1，否则为0.
                p2[0] = '1';
                char* p3 = transRes(p2, n + 1);
                //结果放在int2中
                copyt(int2, p3, n + 1);
                delete[] p3; p3 = 0;
            }
            else if (bb == -1)
            {
                sub(p2, p1, n + 1);
                p1[0] = '0';
                //结果放在int2中
                copyt(int2, p1, n + 1);
            }
            else
            {
                sub(p1, p2, n + 1);
                ff[3] = '1';//结果为0，ZF=1，否则为0
                //结果放在int2中
                copyt(int2, p2, n + 1);
            }

        }
    }

    delete[] p1; p1 = 0;
    delete[] p2; p2 = 0;

    return ff;

}

int main()
{
    char int1[100], int2[100];
    int n;
    cin >> n;
    cin >> int1;
    cin >> int2;
    char* p = addsub(int1, int2, 0, n);
    //输出结果
    for (int i = 0; i < 7; i++)
        cout << (char)int2[i];
    cout << endl;
    cout << p;
    return 0;
}

/* 
//这种写法在部分编译器中不能用
int n;
cin >> n;
char int1[n + 1], int2[n + 1];
cin >> int1;
cin >> int2;
*/