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C語言數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和取出詳細(xì)講解

 更新時(shí)間：2021年02月26日 11:08:21   作者：貧僧愛用飄柔  
這篇文章主要介紹了C語言數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和取出詳細(xì)講解,作者使用圖文代碼實(shí)例講解，有感興趣的同學(xué)可以學(xué)習(xí)研究下

數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和取出

整形的儲(chǔ)存

我們知道一個(gè)整形的存儲(chǔ)是以補(bǔ)碼的形式儲(chǔ)存取出是原碼的形式。

比如：int a = 5;的二進(jìn)制是101

那它的原碼應(yīng)該是：00000000 00000000 00000000 00000101

正數(shù)的原反補(bǔ)相同那它存進(jìn)去和取出來都是：00000000 00000000 00000000 00000101

那float a = 5.5;也是四個(gè)字節(jié)它和整形存儲(chǔ)的方式一樣嗎？

浮點(diǎn)型的儲(chǔ)存方式

例子：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>

int main()
{
	int n = 5;
	float* pa = (float*)&n;

	printf("n = %d\n", n);
	printf("*pa = %f\n", *pa);
	printf("-------------------------\n");
	
	*pa = 5.0;

	printf("n = %d\n", n);
	printf("*pa = %f", *pa);

	return 0;
}

image-20210220105352978

可以看到第二個(gè)浮點(diǎn)型打印的是0.000000而第三個(gè)整形打印的又是一個(gè)超級(jí)大的數(shù)字，根據(jù)上面的結(jié)果可以得出一個(gè)結(jié)論就是整形和浮點(diǎn)型的儲(chǔ)存和取出方式一定是不同的。

接下來我們來研究一下，根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)IEEE （電子和電氣工程協(xié)會(huì)）754，任意一個(gè)二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)V可以表示下面的形式：

(-1)S × \times ×M × \times × 2E(-1)S表示符號(hào)位,當(dāng)s=0,V為正數(shù);當(dāng)s=1,V為負(fù)數(shù)M表示有效數(shù)字，大于等于1，小于22E表示指數(shù)位

十進(jìn)制的5.0二進(jìn)制是101.0,相當(dāng)于1.01 × \times × 22，那么，按照上面V的格式可以得出s=0，M=1.01,E=2。

IEEE 754規(guī)定 ： 對(duì)于32位的浮點(diǎn)數(shù)，最高的1位是符號(hào)位s，接著8位是指數(shù)E，剩下的23位為有效數(shù)字M。

image-20210220111719778

對(duì)于64位浮點(diǎn)數(shù),最高的一位是符號(hào)位S，接著11位是指數(shù)E，剩下的52是有效數(shù)字M。

image-20210220112800965

IEEE 754對(duì)有效數(shù)字M和指數(shù)E，還有一些特別的規(guī)定前面說過，1 ≤ \leq ≤M<2,也就是說，M可以寫成1.xxxxxx的形式，其中xxxxxx表示小數(shù)部分。

IEEE 754規(guī)定，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部保存M時(shí)，默認(rèn)這個(gè)數(shù)的第一位總時(shí)1，因此可以被舍去，只保存后面的xxxxxx部分。

比如保存1.01的時(shí)候，只保存01，等到讀取的時(shí)候，再把第一位1加上去。這樣做的目的，時(shí)節(jié)省1位有效數(shù)字。

以32位浮點(diǎn)數(shù)為例，留給M只有23位，將第一位的1舍去以后，等于可以保存24位有效數(shù)字。

至于指數(shù)E，情況就比復(fù)雜

首先，E為一個(gè)無符號(hào)整數(shù)(unsigned int) 這意味著，如果E為8位，它的取值范圍為0~255；如果E為11位，它的取值范圍為0~2047.但是，我們知道，科學(xué)計(jì)數(shù)法中的E是可以出現(xiàn)負(fù)數(shù)，所以IEEE 754規(guī)定，存入內(nèi)存時(shí)E的真實(shí)值必須再加上一個(gè)中間數(shù)，對(duì)于8位的E，這個(gè)中間數(shù)時(shí)127；對(duì)于11位的E，這個(gè)中間數(shù)是1023.比如，210的E是10，所以保存成32位浮點(diǎn)數(shù)時(shí)，必須保存成10+127=137，即10001001.

然后，指數(shù)E從內(nèi)存中取出還可以再分成三種情況：

E不全為0或補(bǔ)全為1

這時(shí)，浮點(diǎn)數(shù)就采用下面的規(guī)則表示，即指數(shù)E的計(jì)算值減去127（或1023），得到真實(shí)值，再將有效數(shù)字M前加上第一位的1，比如：0.5（1/2)的二進(jìn)制形式為0.1,由于規(guī)定正數(shù)部分必須為1，即將小數(shù)點(diǎn)右移一位，則為1.0 × \times × 2(-1),其階碼為-1+127=126,表示為01111110,而尾數(shù)1.0去掉整數(shù)部分為0，補(bǔ)齊0到23位00000000000000000000000，則其二進(jìn)制表示形式為：

0 01111110 00000000000000000000000

E全為0

這時(shí)，浮點(diǎn)數(shù)的指數(shù)E等于1-127(或者1-1023)即為真實(shí)值，有效數(shù)字M不再加上第一位的1，而是還原為0.xxxxxx的小數(shù)。這樣做是為了表示 ± \pm ± 0，以及接近于0的很小的數(shù)字。

E全為1

這時(shí)，如果有效數(shù)字M全為0，表示 ± \pm ±無窮大（ ± \pm ±取決于符號(hào)位s）；

知道了這些規(guī)則后我們就可以得出為什么是這么大的數(shù)的結(jié)論了。

int n = 5;
float* pa = (float*)&n;

整形放進(jìn)去是補(bǔ)碼：101

打印出來當(dāng)然是：5

而放到浮點(diǎn)型里面是：0 00000000 00000000000000000000101

打印出來是一個(gè)很小的數(shù)字而這數(shù)字太小無法表示出來所以就是：0.000000

*pa = 5.0;
printf("n = %d\n", n);
printf("*pa = %f", *pa);

把5改成5.0：打印出來的浮點(diǎn)數(shù)自然是5.0因?yàn)樗歉↑c(diǎn)型放進(jìn)去的，取出來自然是浮點(diǎn)型的

而放到浮點(diǎn)型里面是：(-1)0 × 1.01 \times1.01 ×1.01 × \times × 22

S=0，E=2，M=1.01

浮點(diǎn)型真實(shí)存放的是：0 10000001 01000000000000000000000

翻譯成十六進(jìn)制是：0x40 a0 00 00

如果以十進(jìn)制打印是一個(gè)非常大的數(shù)字：01000000 10100000 00000000 00000000

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到此這篇關(guān)于C語言數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和取出詳細(xì)講解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語言數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和取出內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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