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目的#xff1a;学习整数在内存的储存#xff0c;什么是大小端#xff0c;浮点数的储存。 1. 整数在内存中的存储
在讲解操作符的时候#xff0c;我们就讲过了下⾯的内容#xff1a;
整数的2进制表⽰⽅法有三种#xff0…系列文章目录 文章目录 系列文章目录前言 前言
目的学习整数在内存的储存什么是大小端浮点数的储存。 1. 整数在内存中的存储
在讲解操作符的时候我们就讲过了下⾯的内容
整数的2进制表⽰⽅法有三种即 原码、反码和补码。 正整数的原、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就得到补码补码也可以取反1得到源码。 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“正”⽤1表⽰“负”⽽数值位最 ⾼位的⼀位是被当做符号位剩余的都是数值位。 数据存放内存中其实存放的是补码。 为什么呢 在计算机系统中数值⼀律⽤补码来表⽰和存储。 原因在于使⽤补码可以将符号位和数值域统⼀处理 同时加法和减法也可以统⼀处理CPU只有加法器此外补码与原码相互转换其运算过程是 相同的不需要额外的硬件电路。 2. ⼤⼩端字节序和字节序判断 当我们了解了整数在内存中存储后我们调试看⼀个细节 #include stdio.h
int main()
{int a 0x11223344;return 0;
} 调试一下我们可以看到在a中的 0x11223344 这个数字是按照字节为单位倒着存储的。 2.1 什么是⼤⼩端 其实超过⼀个字节的数据在内存中存储的时候就有存储顺序的问题按照不同的存储顺序我们分 为⼤端字节序存储和⼩端字节序存储下⾯是具体的概念 1.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。 2.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。 图片展示一下 2.2 为什么有⼤⼩端? 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8 bit 的 char 之外还有16 bit 的 short 型32 bit 的 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 的 short 型 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 中 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ARMDSP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。 所以说vs是小端字节序环境。 那么如何利用程序判断是大端字节序还是小端字节序呢 案例1 //代码1
#include stdio.h
int check_sys()
{int i 1;return (*(char *)i);//下面分析
}
int main()
{int ret check_sys();if(ret 1){printf(⼩端\n);}else{printf(⼤端\n);}return 0;
} 分析 下面我们 来做一些有关数据的储存的练习
案例1 #include stdio.h
int main()
{char a -1;signed char b-1;unsigned char c-1;printf(a%d,b%d,c%d,a,b,c);return 0;
}
输出结果 我们来一个一个分析 b变量也是和a是一样的 案例2
#include stdio.h
int main()
{char a -128;printf(%u\n,a);return 0;
}
char的范围-128~127那这个案例输出结果为 这是为什么呢
分析如图 在这里我们记住两图记住就行
signed char unsigned char 案例3
#include stdio.h
int main()
{char a[1000];int i;for(i0; i1000; i){a[i] -1-i;}printf(%d,strlen(a));return 0;
}
在这里上面那幅图就很重要了输出结果是 字符串长度找到\0.也就是0
循环到255时在变成了0所以是255.
案例4
#include stdio.h
unsigned char i 0;
int main()
{for(i 0;i255;i){printf(hello world\n);}return 0;
}
这个一看就是死循环unsigned char的值范围0~255所以会一直打印hello world。
案例5
#include stdio.h
int main()
{unsigned int i;for(i 9; i 0; i--){printf(%u\n,i);}return 0;
}
输出结果 也是死循环为什么因为i -1时位无符号-1的无符号是一个很大的正数所以死循环。
3. 浮点数在内存中的存储 常⻅的浮点数3.14159、1E10等浮点数家族包括 float 、 double 、 long double 类型。 浮点数表⽰的范围 float.h 中定义 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 ∗ 2^E • (−1) S 表⽰符号位当S0V为正数当S1V为负数 • M 表⽰有效数字M是⼤于等于1⼩于2的 • 2^ E 表⽰指数位 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 。 那么按照上⾯V的格式可以得出S0M1.01E2。 ⼗进制的-5.0写成⼆进制是 -101.0 相当于 -1.01×2^2 。那么S1M1.01E2。 (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 3.1浮点数存数的过程
IEEE 754 对有效数字M和指数E还有⼀些特别规定: 前⾯说过 1 ≤ M2 也就是说 M可以写成 1.xxxxxx 的形式 其中 xxxxxx 表⽰⼩数部分。 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 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。 ⾄于指数E情况就⽐较复杂 ⾸先E为⼀个⽆符号整数unsigned int 这意味着如果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10127137即10001001. 案例1 #includestdio.h
int main()
{float a 5.5f; return 0
} 那么浮点数是如何储存进储存的呢 不妨看看详细分析 3.2浮点数取的过程 指数E从内存中取出还可以再分成三种情况 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。 ⽐如0.5 的⼆进制形式为0.1由于规定正数部分必须为1即将⼩数点右移1位则1.0*2^(-1)其 阶码为-1127(中间值)126表⽰为01111110⽽尾数1.0去掉整数部分为0补⻬0到23位 00000000000000000000000则其⼆进制表⽰形式为 0 01111110 00000000000000000000000 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。 0 00000000 00100000000000000000000 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 0 11111111 00010000000000000000000 好了关于浮点数的表⽰规则就说到这⾥。 来看一道练习案例1 #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(n的值为%d\n,n);printf(*pFloat的值为%f\n,*pFloat);return 0;
} 输出结果 这是为什么呢来一个一个分析 所以不要把浮点数和正数打印错了。
好了今天就到这里了都看到这里了点一个赞吧谢谢观看。
