文章目录· 整数在内存中的存储◦ 大小端字节序和字节序判断◦ 为什么会有大小端之分◦ 经典练习题· 浮点数在内存中的存储浮点数存的过程浮点数取的过程· 整数在内存中的存储前面我们了解到整数的二进制表示方法有三种原码反码补码。对于有符号的整数上述表示方法都有符号位和数值位。其中符号位1表示负数0表示正数。最高的一位是符号位其余是数值位。正整数的原反补相同。负整数的原反补各不相同人为规定原码直接将正负数按照二进制形式翻译就是原码。反码符号位不变其余按位取反。补码反码1。补码取反1可以得到原码对于整数来说数据在内存中存的是二进制的补码CPU只有加法器补码方便处理但当用到相关整数时打印打印的是原码对应的值。◦ 大小端字节序和字节序判断以整型为例一个整型四个字节而每个内存空间只有一个字节当”切割“这四个字节放入不同的内存空间时需要一定的存储顺序来放入内存空间——这时就需要大小端字节序了inta0x11223344//-字节的位序降低按权重大端存储模式将低位字节放到高地址高位字节放到地地址 即11 22 33 44小段存储模式将低位字节放到低地址低位字节放到高地址 即44 33 22 11◦ 为什么会有大小端之分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 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小端存储模式之分。例如一个 16bit 的 short 型 x在内存中的地址为 0x0010x 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 中小端模式则刚好相反。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。◦ 经典练习题1请简述大端字节序和小端字节序的概念设计一个小程序来判断当前机器的字节序。10分——百度笔试题#includestdio.hintcheck_sys(){inti1;return(*(char*)i);}intmain(){intretcheck_sys();if(ret1){printf(⼩端\n);}else{printf(⼤端\n);}return0;}2#includestdio.hintmain(){chara-1;signedcharb-1;unsignedcharc-1;printf(a %d, b %d, c %d,a,b,c);return0;}3#includestdio.hintmain(){chara-128;printf(%u\n,a);return0;}#includestdio.hintmain(){chara128;printf(%u\n,a);return0;}4#includestdio.h#includestring.hintmain(){chara[1000];inti;for(i0;i1000;i){a[i]-1-i;}printf(%d,strlen(a));return0;}5#includestdio.h#includestring.hintmain(){chara[1000];inti;for(i0;i1000;i){a[i]-1-i;}printf(%d,strlen(a));return0;}#includestdio.h#includestring.hintmain(){chara[1000];inti;for(i0;i1000;i){a[i]-1-i;}printf(%d,strlen(a));return0;}6#includestdio.h//X86环境 ⼩端字节序intmain(){inta[4]{1,2,3,4};int*ptr1(int*)(a1);int*ptr2(int*)((int)a1);printf(%x, %x,ptr1[-1],*ptr2);return0;}· 浮点数在内存中的存储常见的浮点数有3.14159261E10等浮点数类型有float,double,long double浮点数表示的范围在float.h中有定义#includestdio.hintmain(){inta9;printf(%d\n,a);float*pfloata;printf(%f,*pfloat);return0;}由上述例子可以看出虽然int和float类型大小都是4字节但是以int类型存入float取出a的值完全不同这说明浮点数和整数在内存中的存储不同。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。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 × 2E(−1)S表示符号位当 S0V 为正数当 1V 为负数M 表示有效数字M 是大于等于 1小于 2 的2E表示指数位举例5.0在二进制中是101.0相当于是(-101.01*22按照V的格式就是S0,M1.01,E2。-5.5在二进制中是-101.1相当于是-111.011*22按照V的格式就是S1,M1.011,E2由上述例子可知只要知道了S,M,E就可以表示任何一个浮点数。所以计算机的浮点数存储也应用了这个性质IEEE 754 规定对于 32 位的浮点数float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对于 64 位的浮点数double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。-浮点数存的过程IEEE 754 对有效数字 M 和指数 E还有一些特殊规定。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。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(-1)01.0*2-1的 E 是 -1所以保存成 32 位浮点数时必须保存成 -1127126即 01111110。这也解释了为什么不同的浮点数类型小数点后面的位数有限有些浮点数是无法精确保存的比如1.2在二进制中1.2无法表示所以在保存中只能用可以接近1.2并且可以用二进制表示的值代替浮点数取的过程此时可以分为三种情况。E 不全为 0 或不全为 1常规情况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 位则为 1.0 × 2⁻¹其阶码为 -1 127中间值 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00111111000000000000000000000000E 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。00000000000100000000000000000000E 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 S01111111100010000000000000000000