帶你了解C語言的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)
C語言當(dāng)中使用的數(shù)據(jù)類型
使用的類型
char 字符數(shù)據(jù)類型 short 短整型 int 整形 long 長(zhǎng)整型 long long 更長(zhǎng)的整形 float 單精度浮點(diǎn)數(shù) double 雙精度浮點(diǎn)數(shù)
這些里面又分為整型和浮點(diǎn)型
整型類
整型又分為有符號(hào)整型和無符號(hào)整型,[int] 可以省略掉,就像 short , long 。
char unsigned char signed char short unsigned short [int] signed short [int] int unsigned int signed int long unsigned long [int] signed long [int]
浮點(diǎn)類型
float double
內(nèi)存當(dāng)中的存儲(chǔ)
原碼、反碼、補(bǔ)碼
整數(shù)有三種表示方法,原碼、反碼、補(bǔ)碼,這三種表示方式都有符號(hào)位和數(shù)值位兩部分,符號(hào)位都是用 0 表示“正”,1 表示“負(fù)”。正數(shù)的三種表示方法都相同,負(fù)數(shù)的三種表示方法各不相同。
原碼 直接將二進(jìn)制按照正負(fù)數(shù)的形式翻譯成二進(jìn)制就可以。 反碼 將原碼的符號(hào)位不變,其他位依次按位取反就可以得到了。 補(bǔ)碼 反碼+1就得到補(bǔ)碼。
整型在內(nèi)存當(dāng)中存放的就是補(bǔ)碼。
大小端
數(shù)據(jù)在內(nèi)存中存儲(chǔ)的時(shí)候就會(huì)有大小端的存儲(chǔ)模式
什么是大小端
大端(存儲(chǔ))模式,是指數(shù)據(jù)的低位保存在內(nèi)存的高地址中,而數(shù)據(jù)的高位,保存在內(nèi)存的低地 址中; 小端(存儲(chǔ))模式,是指數(shù)據(jù)的低位保存在內(nèi)存的低地址中,而數(shù)據(jù)的高位,,保存在內(nèi)存的高地 址中。 int a = 0x11223344;
像 11 就是數(shù)據(jù)的高位,如果是大端存儲(chǔ)模式的話,就保存在低位,因?yàn)槲业碾娔X是小端存儲(chǔ)模式,所以放在高地址當(dāng)中,所以看到的是 0x11223344 。如果是大端存儲(chǔ)的話,內(nèi)存當(dāng)中看到的就是 0x44332211 。
浮點(diǎn)數(shù)的存儲(chǔ)
常見的浮點(diǎn)數(shù):
3.14159 1E10 浮點(diǎn)數(shù)家族包括: float、double、long double 類型。
浮點(diǎn)數(shù)的存儲(chǔ)
先看示例:
int main() { int n = 9; float *pFloat = (float *)&n; printf("n的值為:%d\n",n); printf("*pFloat的值為:%f\n",*pFloat); *pFloat = 9.0; printf("num的值為:%d\n",n); printf("*pFloat的值為:%f\n",*pFloat); return 0; }
輸出為:
這里就要討論一下浮點(diǎn)數(shù)的存儲(chǔ)規(guī)則了。
浮點(diǎn)數(shù)的存儲(chǔ)規(guī)則
根據(jù) 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEEE(電氣和電子工程協(xié)會(huì)) 754,任意一個(gè)二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)V可以表示成下面的形式:
(-1)^S * M * 2^E (-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2。 2^E表示指數(shù)位。
舉例來說:
十進(jìn)制的5.0,寫成二進(jìn)制是 101.0 ,相當(dāng)于 1.01×2^2 。
那么,按照上面V的格式,可以得出s=0,M=1.01,E=2。
十進(jìn)制的-5.0,寫成二進(jìn)制是 -101.0 ,相當(dāng)于 -1.01×2^2 。
那么,s=1,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,接著的8位是指數(shù)E,剩下的23位為有效數(shù)字M。
對(duì)于64位的浮點(diǎn)數(shù),最高的1位是符號(hào)位S,接著的11位是指數(shù)E,剩下的52位為有效數(shù)字M。
IEEE 754對(duì)有效數(shù)字M和指數(shù)E,還有一些特別規(guī)定。
前面說過, 1≤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)的第一位總是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,再把第一位的1加上去。這樣做的目的,是節(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,情況就比較復(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0255;如果E為11位,它的取值范圍為02047。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)的,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)是127;對(duì)于11位的E,這個(gè)中間數(shù)是1023。比如,2^10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。
指數(shù) E 從內(nèi)存當(dāng)中取出
E不全為0或不全為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1位,則為 1.0*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 ±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±無窮大(正負(fù)取決于符號(hào)位s);
所以現(xiàn)在就可以解決上面的那個(gè)問題了。
總結(jié)
本篇文章就到這里了,希望能給你帶來幫助,也希望您能夠多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容!
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