1.整数的储存
在生活中,我们通常运用十进制计数。而在计算机数据在内存中是以二进制的方式存储。
1).整数的存储方式
整数的2进制表示方法有三种,即原码、反码和补码
有符号的整数,三种表示方法均有符号位和数值位两部分,符号位都是用0表示“正”,用 1 表示“负”,最高位的⼀位是被当做符号位,剩余的都是数值位。
而对于整形来说:数据存放内存中其实存放的是补码。要想知道,整形在内存中的表现形式,就需要了解原码、反码和补码三者之间的转换关系。
正整数的原、反、补码都相同。
负整数的三种表表示法各不相同:
原码:直接将数值按照正负数的形式翻译成二进制得到的就是原码。
反码:将原码的符号位不变,其他位依次按位取反就可以得到反码。
补码:反码+1就得到补码
如 int a = 5;
对于已初始化变量 a ,它的值为5,5为正数;而 int 类型的大小是四个字节,即 32 位所以它内存中的存储形式为:00000000 00000000 00000000 00000101。
又如 int b = - 4;
b等于 - 4 ,为负数;- 4转化二进制形式,得到它的原码:
10000000 00000000 00000000 00000100
反码为: 11111111 11111111 11111111 11111011
补码为: 11111111 11111111 11111111 11111100 即为 -4 在内存中的存储形式
同理,负数的补码想要得到原码,减一取反即可。
2).大小端字节序
1.什么是大小端字节
首先看一个例子:
在vs2022上对这段代码进行调试,我们可以看到,我们可以看到在a中的 0x11223344 (十六进制)这个数字是按照字节为单位,倒着存储的。
对于为什么这样存储,这就涉及到大小端字存储模式:
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,保存在内存的高地址处。 上述概念需要记住,方便分辨大小端。
从左到右为低地址初到高地址处 即 : 低地址初 -------> 高地址。
如上述为小端模式,最高位字节内容的 44 存储在最右边(高地址),最低位字节的 11 最左边(低地址)。
2.大小端字节序判断
我们也可以写一段代码来判断所用编译器使用的是哪种存储模式。
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 1;
int ret = *((char*)&a); //拿出a的第一个字节
if (a == 1)
printf("小端"); // 01 00 00 00
else
printf("大端"); // 00 00 00 01
return 0;
}
浮点数的存储
1.浮点数在计算机内部的表示方法
#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;
}
在编译器中运行这段代码得到的是这样的结果,要了解其原因,首先的了解浮点数在计算机内部的表示方法。
根据国际标准IEEE(电气和电子工程协会)754,任意⼀个二进制浮点数V可以表示成下面的形式:
如:5.5 写成二进制形式为 101.1。
改写为上述形式即:(-1)^0 * 1.011 * 2^2 S:0 ; M=1.011 ; E=2。
IEEE754规定:
1.对于32位的浮点数,最高的1位存储符号位S,接着的8位存储指数E,剩下的23位存储有效数字M
2.对于64位的浮点数,最⾼的1位存储符号位S,接着的11位存储指数E,剩下的52位存储有效数字M
2.浮点数的存储过程
IEEE 754对有效数字M和指数E,还有⼀些特别规定
1. 对于 M有 1≤M<2,即M可写为 1.xxxx。IEEE 754规定,在计算机内部保存M时,默认这个数的第⼀位总是1,因此可以被舍去,只保存后面的 xxxx部分。
比如保存1.01的时候,只保存01,等到读取的时候,再把第一位的1加上去。这样做的目的,是节省1位有效数字。
以32位浮点数为例,留给M只有23位,将第⼀位的1舍去以后,等于可以保 存24位有效数字。
2. E为⼀个无符号整数(unsigned int),如果E为8位,它的取值范围为0~255;如果E为11位,它的取值范围为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。
比如,2^10的E是 10,所以保存成32位浮点数时,必须保存成10+127=137,即10001001。
3.浮点数的拿出过程
1.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),得到真实值,再将有效 数字M前加上第⼀位的1。
如5.5:(-1)^0 * 1.011 * 2^2 S:0 ; M=1.011 ; E=2。
2+127=129 即10000001;M去1 为 011。
按照前面的存储方法 它的二进制表示为:0 10000001 01100000000000000000000
2. E全为0
这时,浮点数的指数E等于1-127(或者1-1023)即为真实值,有效数字M不再加上第⼀位的1,而是还原为0.xxxxxx的⼩数。这样做是为了表示±0,以及接近于0的很小的数字。
3.E全为1
这时,如果有效数字M全为0,表示±无穷大(正负取决于符号位S)。
4.题目的分析
#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;
}
第一个输出值:以int类型初始化的变量n大小为 9 ,在以十进制整形格式输出 打印结果为 9。
第二个输出值:9 以整形存储到内存中的二进制形式为 00000000 00000000 0000000 00001001
以浮点数存储的眼光来看 即为(-1)^0 * 1.0000000 0000000 00001001* 2^-126 这个数无限接近为0,以 %f 的位数打印出的结果为0。
第三个输出值: 9以浮点数的存储形式为 (-1)^0 * 1.001*2^3 即 S = 0; E = 3; M = 1.001
即0 10000010 00100000000000000000000 以整形打印这个二进制数,由计算器可知,结果符合输出值。
第四个输出值:此时n的类型为float,以浮点数的格式打印,结果为带小数位的整数值。
标签:存储,字节,int,浮点数,储存,内存,pFloat From: https://blog.csdn.net/2402_86767488/article/details/142147629