数据的存储

目录

[1 -> 数据类型的介绍](#1 -> 数据类型的介绍)

[1.1 -> 类型的基本归类](#1.1 -> 类型的基本归类)

[2 -> 整型在内存中的存储](#2 -> 整型在内存中的存储)

[2.1 -> 原码、反码、补码](#2.1 -> 原码、反码、补码)

[2.2 -> 大小端介绍](#2.2 -> 大小端介绍)

[3 -> 浮点型在内存中的存储](#3 -> 浮点型在内存中的存储)

[3.1 -> 浮点数存储规则](#3.1 -> 浮点数存储规则)



1 -> 数据类型的介绍

基本内置类型有:

char //字符数据类型 占1byte(32位系统)
short //短整型 占2byte
int //整形 占4byte
long //长整型 占4byte
long long //更长的整形 占8byte
float //单精度浮点数 占4byte
double //双精度浮点数 占8byte

类型的意义:

  1. 使用这个类型开辟内存空间的大小(大小决定了使用范围)。
  2. 如何看待内存空间的视角。

1.1 -> 类型的基本归类

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 ]

浮点数家族:

float

double

构造类型:
-> 数组类型
-> 结构体类型 struct
-> 枚举类型 enum
-> 联合类型 union

指针类型:
int * pi ;
char * pc ;
float * pf ;
void * pv ;

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。

2 -> 整型在内存中的存储

2.1 -> 原码、反码、补码

计算机中的整数有三种2进制的表示方法,即原码、反码、补码。
三种表示方法均有 符号位数值位 两部分,符号位都是用 0 表示 " 正 " ,用 1 表示 " 负 " ,而数值位
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。

反码:

原码符号位不变,其他位依次按位取反。

补码:

反码+1。

对于整型来说,数据存放内存中其实是补码。

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。

2.2 -> 大小端介绍

大端:

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:

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。

3 -> 浮点型在内存中的存储

例:

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include <stdio.h>

int main()
{
    int n = 21;
    float* pFloat = (float*)&n;

    printf("n的值为:%d\n", n);
    printf("*pFloat的值为:%f\n", *pFloat);

    *pFloat = 21.0;

    printf("num的值为:%d\n", n);
    printf("*pFloat的值为:%f\n", *pFloat);

    return 0;
}

输出结果:

3.1 -> 浮点数存储规则

num*pFloat 在内存中明明是同一个数,为何浮点数与整数解读结果相差如此之大?

根据国际标准IEEE(the Institute of Electrical and Electronics Engineers电气与电子工程协会)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。

举例来说:

十进制的5.0,写成二进制为101.0,相当于1.01 × 2^2

那么,按照上面V的格式,可以得出S = 0, M = 1.01, E = 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 = 1, M = 1.01, E = 2

IEEE 754规定:

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位位有效数字M。

对于32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位位有效数字M。

有效数字M的特殊规定:
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。
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。

指数E的特殊规定:
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 10+127=137 ,即10001001。
然后,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( 1/2) 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,则为
1.0*2^(-1) ,其阶码为 -1+127=126 ,表示为01111110,而尾数 1.0 去掉整数部分为 0 ,补齐 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。
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)。


感谢大佬们的支持!!!

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