笔记二:整数和浮点数在内存中存储

devtools/2025/3/1 16:22:22/

目录

一、数据类型介绍

二、类型的基本归类

1.整形家族:

2.浮点数家族:

 3.构造类型:

 4.指针类型

 5.空类型:

 三、整形在内存中的存储

3.1  原码,反码、补码

3.2  大小端介绍

四、浮点数在内存中的存储

​编辑 4.1浮点数的存放

4.2浮点数取出的过程


一、数据类型介绍

        基本的内置类型:
char         //字符数据类型     
short       //短整型                 
int         // 整形
long         // 长整型
long long   // 更长的整形
float       // 单精度浮点数
double       // 双精度浮点数

         通过下面的代码技术它们在不同平台下的存储空间大小:

int main() {printf("64位平台: \n");printf("char类型:       %d(字节)\n", sizeof(char));printf("short类型:      %d(字节)\n", sizeof(short));printf("int类型:		 %d(字节)\n", sizeof(int));printf("long类型:		 %d(字节)\n", sizeof(long));printf("long long类型:   %d(字节)\n", sizeof(long long));printf("float类型:       %d(字节)\n", sizeof(float));printf("double类型:      %d(字节)\n", sizeof(double));return 0;
}运行结果:
64位平台:
char类型:       1(字节)
short类型:      2(字节)
int类型:        4(字节)
long类型:       4(字节)
long long类型:   8(字节)
float类型:       4(字节)
double类型:      8(字节)
int main() {printf("32位平台: \n");printf("char类型:       %d(字节)\n", sizeof(char));printf("short类型:      %d(字节)\n", sizeof(short));printf("int类型:		 %d(字节)\n", sizeof(int));printf("long类型:		 %d(字节)\n", sizeof(long));printf("long long类型:   %d(字节)\n", sizeof(long long));printf("float类型:       %d(字节)\n", sizeof(float));printf("double类型:      %d(字节)\n", sizeof(double));return 0;
}运行结果:
32位平台:
char类型:       1(字节)
short类型:      2(字节)
int类型:        4(字节)
long类型:       4(字节)
long long类型:   8(字节)
float类型:       4(字节)
double类型:      8(字节)

         vs2022中long 类型在64位和32位都占4个字节,但是在有些环境中的64位会占8个字节。

类型的意义:
  • 使用这个类型开辟内存空间的大小(大小决定了使用范围)。
  • 如何看待内存空间的视角

二、类型的基本归类

1.整形家族:

char
                unsigned char
                signed char
short
                unsigned short [int]
                signed short [int]
int
                unsigned int
                signed int
long
                unsigned long [int]
                signed long [int]

2.浮点数家族:

float
double
        long double

 3.构造类型:

> 数组类型
> 结构体类型 struct
> 枚举类型 enum
> 联合类型 union

 4.指针类型

int * pi ;
char * pc ;
float* pf ;
void* pv ;

 5.空类型:

 void 表示空类型(无类型)

通常应用于函数的返回类型、函数的参数、指针类型

 三、整形在内存中的存储

3.1  原码,反码、补码

         整数在内存中有三种表示方法:原码、反码、补码。

        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 ,用 1 表示 ”,而数值位
正数的原、反、补码都相同。
        负整数的三种表示方法各不相同        
  • 原码:直接将数值按照正负数的形式翻译成二进制就可以得到原码。
  • 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

        其中正整数的原反补相同

        整数在内存中都是以补码的形式存储的。因为使用补码可以将符号位和数值位统一处理;可以将加法和减法做统一处理(CPU只有加法器);补码和源码的互相转换的运算过程是相同的,不需要额外的硬件电路。

        观察下面两个整型变量在内存中的存储:

 我们可以看到对于ab分别存储的是补码。但是我们发现顺序有点不对劲.

3.2  大小端介绍

        什么大端小端:

大端(存储)模式,是指数据的低位保存在内存的高地址中,而数据的高位,保存在内存的低地址 中;

小端 (存储)模式,是指数据的低位保存在内存的低地址中,而数据的高位 , ,保存在内存的高地址中。

         那为什么会存在大小端呢?

        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。但是在 C 语言中除了 8 bit char 之外,还有 16 bit short 型,32 bit long 型(要看具体的编译器),另外,对于位数大于 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 。因此就导致了大端存储模式和小端存储模式。
        例如:一个 16bit short x ,在内存中的地址为 0x0010 x 的值为 0x1122 ,那么 0x11 为 高字节, 0x22 为低字节。对于大端模式,就将 0x11 放在低地址中,即 0x0010 0x22 放在高 地址中,即 0x0011 中。小端模式,刚好相反。我们常用的 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。

        判断当前机器的字节序为大端 or 小端

#include <stdio.h>
int check_sys()
{int i = 1;//提取整型的地址,用char类型的指针进行截断,如果为大端数据低位存储在高地址,返回值为0//而小端数据低位存储在低地址,返回值为1return (*(char*)&i);  
}
int main()
{int ret = check_sys();if (ret == 1){printf("小端\n");}else{printf("大端\n");}return 0;
}

四、浮点数在内存中的存储


        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:

  • (-1)^S * M * 2^E
  • (-1)^S表示符号位,当S=0,V为正数;当S=1,V为负数。
  • M表示有效数字,大于等于1,小于2。
  • 2^E表示指数位。

例如:

       十进制的5.0,写成二进制是 101.0 ,相当于 1.01×2^2 。 那么,按照上面V的格式,可以得出S=0M=1.01E=2

        十进制的-5.0,写成二进制是 -101.0 ,相当于 -1.01×2^2 。那么,S=1M=1.01E=2

         对于32位的浮点数,最高的1位是符号位S,接着的8位是指数E,剩下的23位为有效数字M

        对于64位的浮点数,最高的1位是符号位S,接着的11位是指数E,剩下的52位为有效数字M

 4.1浮点数的存放

        M的存放:对于有效数字M,由于M是恒大于等于1、小于2的,因此M存放在内存中的时候可以省略小数点前面的1,只存放小数点后面的数字。

        E的存放:因为E是一个无符号整数,如果它是8位,则它的取值范围是0~255;如果他是11位,则它的取值范围是0~2047。但是,在科学计数法中,E是可以为负数的。所以,IEEE 754标准规定:当E存入内存时需要再加上一个中间数,对于8位的E,要加上127;对于11位的E要加上1023。

4.2浮点数取出的过程

        浮点数取出时,M和S都可以正常拿取,但是,E有很多种不同情况: 

        当E不为全0或不为全1时:此时,对于单精度浮点数来说,E需要减去127;对于双精度浮点数来说,E的值还需要减去1023。M再在前面加上1和小数点。

        当E为全0时:因为E是加上127(或1023)后再放入内存中的,因此,此时的E减去127或1023后则为-127或-1023,该浮点数的指数就为2^(-127)或者2^(-1023)这是一个很小的数字,无限接近于0,则表示为正负0,以及接近0的很小的数字。

        当E为全1时:此时,如果有效数字M全为0,则表示正负无穷大(正负取决于符号位s)

       并不是所有的浮点数在内存中都能够精确的存储的,有些浮点数只能够近似表示。因此我们在比较浮点数大小时,不能够直接用==来比较大小,规定好允许的误差范围,然后再判断要比较的数相减的绝对值是否在误差允许的范围内即可

int main() {float a = 96.99;printf("%f", a);return 0;
}运行结果:
96.989998

http://www.ppmy.cn/devtools/163672.html

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