C语音进阶————数据在内存中的存储2

2026年1月27日学习总结：

本次学习主要围绕数据在内存中的存储的浮点数的存储部分，主要分为以下三个部分：

首先在进入本次学习的内容之前先复习一下浮点数的相关知识点：

①常见浮点数：3.14159，9.18；

②浮点数家族包括：float、double、long double类型；

③浮点数表示的范围：float.h中定义；整数表示的范围在：limits.h中定义。

1.一个例子：

cs 复制代码

#include<stdio.h>
int main()
{
	int n = 9;
	float* nFloat = (float*)&n;
	printf("n的值为%d\n", n);  //9
	printf("*nFloat的值为%f\n", *nFloat);  //0.000000  
	*nFloat = 9.0;
	printf("n的值为%d\n", n);  //1091567616   修改成浮点数类型的数据，整数去访问的值则不准确
	printf("*nFlost的值为%f\n", *nFloat);  //9.000000 
	return 0;
}

运行结果：

这个例子不仅告诉我们整型和浮点数的存储方式不同，数据处理方式也不同。也告诉我们存什么值就用什么类型。

2.浮点数存储规则

n和*nFloat在内存中明明是同一个数，为什么浮点数和整数的解读结果会差这么多？要理解这个结果，一定要搞懂浮点数在计算机内部的表示方法。

详细解读：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；当S=1，V为负。

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。

小数在内存中可能无法精确保存，如V=9.6=1001.100......0000，所以会出现我们输入的数可能无法一样。

（1）IEEE 754的存储规定：

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

②对于64位的浮点数double,最高的1位为符号位S，接着的11位是指数E，剩下的52位为有效数字M。

（2）IEEE 754对有效数字M和指数E还有一些特别规定：

①规定在计算机内部保存M时，默认这个数第一位总是1，因此可以被舍去，只保存后面的剩余部分。如：保存1.01时，只保存01，读数时才加上1。

目的：节省一位有效数字。以32位为例，留给M只有23位，但第一位舍去后就有24位有效数字。

②对于指数E就比较复杂

首先，E为一个无符号整数（unsigned int），8位时取值范围：0~255；11位时取值范围：0~2047。但是实际上E是可以出现负数的，所以规定存入内存的真实值必须加上一个中间数，8位的中间数是127,11位中间数是1023。

然后，指数E从内存中取出还可以分为三种情况：

a.E不全为0或者不全为1:指数E的计算值减去127（或者1023），得到真实值，再将数字M前加上第一位的1。

b.E全为0:浮点数的指数E等于1-127（或1-1023）即为真实值。有效数字M不再加上第一位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。

c.E全为1:如果有效数字M全为0，表示±无穷大（正负取决于符号位S）。

最后再对上面示例的值进行解释：

cs 复制代码

#include<stdio.h>
int main()
{
	int n = 9;
	//原、反、补码:00000000 00000000 00000000 10010000
	float* nFloat = (float*)&n;
	//用浮点数的存储规则去读，S=0，E=00000000，M=0000000 00000000 10010000
	//所以有效值为0.0000000 00000000 10010000
    //按照读取规则精确到小数点后6为就为0.000000
	printf("n的值为%d\n", n);  //9
	printf("*nFloat的值为%f\n", *nFloat);  //0.000000  
	*nFloat = 9.0;
	//用浮点数表示时：1.001*3
	//符号位S=0,指数E=3，有效数M=1.001
	//存储为：0 10000011 00100000000000000000000而用整数来读取就为1091567616
	printf("n的值为%d\n", n);  //1091567616   
    //修改成浮点数类型的数据，整数去访问的值则不准确
	printf("*nFlost的值为%f\n", *nFloat);  //9.000000 
	return 0;
}