1.整型在内存中的存储
整数的二进制表示方法有三种:原码,反码,补码
正整数的原,反,补码都是相同的
负整数的三种表示方法各不相同
比如拿-1举例(在32位机器上):
int a=-1;
//10000000 00000000 00000000 00000001//原码
//11111111 11111111 11111111 11111110//反码
//11111111 11111111 11111111 11111111//补码
对于整型来说,数据存放在内存中其实存放的是补码
2.大小端的判断
#include <stdio.h>
int main()
{
int a=0x11223344;
return 0;
}
我们可以看见a
在内存中是倒着存储的,这是为什么呢?其实这就是小端存储
2.1 什么是大小端存储?
- 大端(存储)模式:
是指数据的低位字节内容保存在内存的高地址处,而数据的高位字节内容,保存在内存的低地址处
- 小端(存储)模式:
是指数据的低位字节内容保存在内存的低地址处,而数据的高位字节内容,保存在内容的高地址处
用代码实现判断一个机器是大端存储还是小端存储:
3.浮点型在内存中的存储
首先我们先来看一段代码:
#include <stdio.h>
int main()
{
int n = 9;
float* pFloat = (float*)&n;
printf("n的值为:%d\n", n);
printf("*pFloat的值为:%f\n", *pFloat);
*pFloat = 9.0;
printf("num的值为:%d\n", n);
printf("*pFloat的值为:%f\n", *pFloat);
return 0;
}
大家能否知道输出的结果是什么?
相信大多数人都会认为输出9 9.0 9 9.0
其实真正输出的是:
是不是觉得大吃一惊,其实如果我们要理解这个结果,就需要搞清楚浮点数在计算机内部的表示方法。
举例来说:
十进制5.0
,写成二进制是101.0
,相当于1.01*2^2
那么我们可以得出S=0,M=1.01,E=2
IEEE 754规定:
- 对于
32
位的浮点数,最高的1
位存储符号S
,接着的8
位存储指数E
,剩下的23
位存储有效数字M
- 对于
64
位的浮点数,最高1
位存储符号S
,接着的11
位存储指数E
,剩下的52
位存储有效数字M
对于指数E,情况就比较复杂:
首先,E是一个无符号整数
意味着,如果E是8位,它的取值范围0 ~ 255;如果E为11位,它的取值范围0 ~ 2047。但是我们知道科学计数法中的E是可以出现负数的,所以 IEEE 754 规定,存入内存时E的真实值必须再加上一个中间数,对于8位的E,这个中间数是127;对于11位的E,这个中间数是1023.
指数E从内存中取出还可以分为三种情况:
- E不全为0或不全为1
这时,浮点数就采用下面的规则表示,即指数E的计算值减去127(或1023),就得到真实值,再将有效数字M前加上第一位的1.
比如:0.5的二进制形式为0.1,由于规定正数部分必须为1,所以将小数点右移1位,则位1.0*2^(-1),则S=0,M=1.0,E=-1+127=126.其二进制表示形式
//0 01111110 00000000000000000000000
- E全为0
表示±0,很接近于0的很小的数字.这是浮点数的指数E等于1-127(或1-1023)即为真实值。 - E全为1
表示±无穷大
3.1题目解析
好了,了解了浮点数在内存中的存储规则,下面我们来解析下我们刚刚那道代码题:
#include <stdio.h>
int main()
{
int n = 9;
//00000000 00000000 00000000 00001001
float* pFloat = (float*)&n;
//&n原本是int*类型的,现在强制类型转换成float*
//0 00000000 00000000000000000001001
//S=0,E=0,M=00000000000000000001001
//(-1)^0*00000000000000000001001*2^(-126) 这是一个很小很小的数,又由于浮点数(float)只有6位小数部分,所以最后结果0.000000
printf("n的值为:%d\n", n);//9
printf("*pFloat的值为:%f\n", *pFloat);//0.000000
*pFloat = 9.0;
//9.0 1001.0==(-1)^0*1.001*2^3
//S=0,E=3+127=130,M=1.001
//0 10000010 00100000000000000000000
printf("num的值为:%d\n", n);//0 10000010 00100000000000000000000这个转化成十进制将是非常大是数字 1091567616
printf("*pFloat的值为:%f\n", *pFloat);//9.0
return 0;
}