第十八章（数据在内存中的储存）

news2024/10/4 17:05:27

1. 整数在内存中的存储

2. ⼤⼩端字节序和字节序判断

3. 浮点数在内存中的存储

          我本将心向明月，奈何明月照沟渠

正文开始

一、.整数在内存中的储存

整数的2进制的表示方法有三种
1.原码
2.反码
3.补码

这里在第十章我们有详细讲解，有需要的同学可以自行观看。

二、大小端字节序和字节序判断

int main()
{
	int a = 0x11223344;
	return 0;
}

在这里插入图片描述
2.1 什么是大小端字节序储存呢？

我们来用图形来表示一下

在这里插入图片描述
小端字节序：是数据的低字节内容保存在低地址处，数据的高字节内容保存在高地址处

大端字节序：是数据的低字节内容保存在高地址处，
数据的高字节内容保存在低地址处

int check_system(void)
{
	int i = 1;
	return (*(char*)&i);  // 这里我们来强制类型转换是为了判断它的起始收字符是不是为1
		//，如果是1就是小端，否则就大端
}
int main()
{
	int ret = check_system();
	if (1 == ret)
	{
		printf("小端");
	}
	else
	{
		printf("大端");

	}
	return 0;
}

我们该计算机系统用的是小端字节序

三、浮点数在内存中的存储
常见的浮点数：3.14159 、1E10 等，浮点数的家族包括 float，double，long double 类型

这里我们先引入一个练习

#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;
}

在这里插入图片描述
3.2 浮点数的存储

通过上面我们可以看出，n 和*pFloat 在明明是一个数，为什么浮点数和整数的解读结果会差别很大呢？

我们可以猜测一下，难道是因为浮点数和整数的储存方式是不一样的吗？
接下来我们来分析浮点数在内存中的储存方式

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：
V = (−1) ∗ S M ∗ 在这里插入图片描述

• (−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，M是⼤于等于1，⼩于2的
• 在这里插入图片描述
表示的是指数位

举例来说：十进制的5.0，写成二进制是101.0，相当于1.01 * 2^2
那么我们按照上边的关系就可以得出

S = 0
M=1.01
E = 2

IEEE规定：
对于32位的浮点数，最高的1位储存符号位 S ，接着8位储存指数E，剩下的32位储存有效数字M

对于64位的浮点数，最高的1位储存符号位 S ，接着11位储存指数E，剩下的52位储存有效数字M
在这里插入图片描述
3.2.1 浮点数储存的一些特点
对于有效数字M和指数E
还有一些特殊的规定：
1.
前⾯说过， 1≤M<2 ，也就是说，M可以写成 1.xxxxxx 的形式，其中 xxxxxx 表⽰⼩数部分。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xxxxxx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。

首先我们要知道的是E为一个无符号整数
但是科学计数法E是可以出现负数的，所以规定就说
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。

3.2.2
浮点数取得过程
指数E从内存中取出还可以分为以下三种情况

1.E不全为0或不全为1（正常取）
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。
在这里插入图片描述

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。

在这里插入图片描述

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）；
在这里插入图片描述
这里我们就可以重新的分析上边的那个例子

#include <stdio.h>
int main()
{
	int n = 9;
	//9的正数原码反码补码都是
	//00000000000000000000000000001001
	float* pFloat = (float*)&n;
	//0 00000000 00000000000000000001001
	
	printf("n的值为：%d\n", n);
	printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat);
	// S = 0 ,E = 1-127 , M = 00000000000000000001001
	// V = (-1)^0 × 0.00000000000000000001001×2^(-126)=1.001×2^(-146) 约等于0


	*pFloat = 9.0;
	//9.0的二进制为1001.0 = 1.001 * 2^3
	//9.0在内存中的储存为
	//0 10000010 0010000000000000000000
	printf("num的值为：%d\n", n);
	// 按照 十进制的读取方式就为
	//0100000100010000000000000000000  ==1091567616
    //0 为正整数原码反码补码相同
	printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat);
	//0 10000010 0010000000000000000000
	//我们还原 就可得到
	//S = 0
	//M = 1.001
	//E = 130-127 = 3
	//V = （-1）^0 * 1.001 * 2^3
	return 0;
}