signed half-words

### 带符号半字的概念

带符号半字（Signed Half-word）是指一种16位的数据类型，在计算机体系结构中用于表示数值范围内的整数。这种类型的特性在于最高有效位（MSB, Most Significant Bit），即第15位，用来指示该数值的正负性质[^1]。

对于一个16位的二进制序列来说：

- 如果最左边的一位为`0`，那么整个数值代表的是非负数；
- 若这一位置上的值是`1`，则意味着这个数字是一个负数。

当涉及到具体数值转换时，通常采用补码形式来表达这些带符号的量。这样做的好处是可以简化加法运算器的设计，并且能够统一处理正数和负数之间的算术操作。

### 处理方式

为了正确解释带符号的16位数据所对应的十进制值，可以遵循如下原则：

- 对于非负数（首位为`0`的情况），可以直接将其视为无符号整型对待，按照常规方式进行解析即可得到其实际大小。

- 遇到负数情形下（首位为`1`的情形），应先求得原码对应绝对值部分的反码再加一获得最终结果。这一步骤实际上就是获取给定二进制字符串在补码编码下的真正含义的过程。

Python 中可以通过内置函数 `int()` 来实现上述两种情况的手动判断与转化工作:

def interpret_signed_halfword(binary_str):
    """Interpret a binary string as a signed 16-bit integer."""
    value = int(binary_str, base=2)
    
    # Check if the number is negative (sign bit set to '1')
    if binary_str[0] == "1":
        max_positive_value = 2 ** 15 - 1
        abs_value = ((~value & 0xFFFF) + 1) % (max_positive_value + 1)
        return -(abs_value or max_positive_value + 1)

    return value

此代码片段展示了如何基于传入的二进制字符串参数 `binary_str` 计算出相应的有符号短整型的实际取值。这里特别注意到了对负数情况下通过按位取反(`~`)以及模运算调整后的处理逻辑。