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整数和浮点数在内存中的存储

时间:2024-05-25 10:25:29浏览次数:13  
标签:存储 反码 字节 浮点数 补码 内存 原码

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前言

嗨,我是firdawn,在本章中我们将介绍,整数和浮点数在内存中的存储,以及大小端字节序,下面是本章的思维导图,下面让我们开始今天的学习吧!
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一,整数在内存中的存储

1.1 原码,反码,补码的概念

我们知道计算机底层储存的其实是0和1组成的二进制序列,当我们储存一个有符号整数时,那它的储存时的最高位是符号位,计算机会将其进行转换后在储存。那么转换时就涉及到了原码,反码,补码。下面是它们的介绍:
1.原码是二进制数的一种表示方法,其中最高位为符号位,0表示正数,1表示负数,其余位表示数的绝对值。

2.反码是对原码的一种变换,正数的反码与原码相同,负数的反码是将原码中除符号位外的所有位按位取反。

3.补码是对反码的一种变换,正数的补码与原码相同,负数的补码是在反码的基础上加1。

使用原码、反码和补码可以进行加减法运算,并用于计算机中表示有符号整数。在补码表示中,符号位不参与数值运算,只作为正负的表示。通过使用补码,可以避免了在原码和反码表示中出现的正零和负零的问题,同时也方便了计算机对数值的处理。

1.2 原码,反码,补码的运用

当我们储存整数时,计算机储存的其实是他的补码。
1.如果一个数是非负数,原码为这个数的二进制表示形式,它的原码,反码,补码都是一样的,
2.如果一个数是负数,他的原码为这个数的二进制表示形式,反码是原码加一,补码是反码符号位不变其他位按位取反。如下图,
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二,大小端字节序和字节序判断

2.1 大小端是什么

其实超过一个字节的数据在内存储存时,就有储存顺序的问题,我们按照两种主流的储存方式分为,大端存储和小端存储,下面是具体介绍:
大端存储:低位字节的数据保存在内存的高地址处,高位字节的数据保存在内存的低地址处。
小端存储:低位字节的数据保存在内存的低地址处,高位字节的数据保存在内存的高地址处。
如下图VS采用的是小端存储的方式。
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从图中我们可以知道,VS是反着存整形数据的,采用的是小段存储。

2.2 大小端的来源

为什么会有⼤⼩端模式之分呢?
这是因为在计算机系统中,我们是以字节为单位的,每个地址单元都对应着⼀个字节,⼀个字节为8
bit 位,但是在C语⾔中除了8bit的char 之外,还有16bit的short 型,32bit的long 型(要看具体的编译器),另外,对于位数8位的处理器,例如16位或者32位的处理器,由于寄存器宽度⼤于⼀个字节,那么必然存在着⼀个如何将多个字节安排的问题,这就导致了⼤端存储模式和⼩端存储模式。
换句话说,就是数据是确定的,但是怎么存,是大端存储还是小端存储就看编译器了。
X86 结构是⼩端模式,⽽KEIL C51 则为⼤端模式。很多的ARM,DSP都为⼩端模式。有些ARM处理器还可以由硬件来选择是⼤端模式还是⼩端模式。

三,浮点数在内存中的存储

3.1 浮点数存的过程

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3.2 浮点数取的过程

从内存中取出数据的过程分三种情况:

3.2.1 E不全为0且不全为1

将 E-127(float类型的数据)或者 E-1023(double类型的数据),得到E的真实值,并且将M加上个位上的1,转换后的数字就是原来的浮点数了

3.2.2 E全为0

E全为0时,实际上的E为 E-127(float类型的数据)或者 E-1023(double类型的数据),这时M不再加上1,这样做是为了表示 + - 0。

3.2.3 E全为1

如果E全为1,并且M全为0,就表示无限大的数字,符号取决于S。
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标签:存储,反码,字节,浮点数,补码,内存,原码
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