数据的存储(下)

简介: 数据的存储(下)

2.

#include <stdio.h>
int main()
{
    char a = -128;
    printf("%u\n",a);
    return 0;
}


  //1000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 0000

   //1111 1111 1111 1111 1111 1111 0111 1111

   //1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000

   //截断 1000 0000-a

   //提升1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000

   //    1000 0000 0000 0000 0000 0000 0111 1111

   //    1000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 0000-所有都是有效位


92a16c9cd6d740888519bab330f3be04.png

char的范围是-128-127,unsigned char为0-255顺时针是从1到127, 加1之后变成-128,之后不断加1变成-1

char的图解

ab8b50547eea495ebc9d83802650e154.png

unsigned char 的图解

6e7fc2685a7648b4af61fdfc915772f5.png

3.

#include <stdio.h>
int main()
{
    char a = 128;
    printf("%u\n",a);
    return 0;
}


   //0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 0000

   //0111 1111 1111 1111 1111 1111 0111 1111

   //0111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000


  //截断 - 1000 0000

  //提升 - 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000

   //         1000 0000 0000 0000 0000 0000 0111 1111

   //         1000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 0000-原码-128


f29ccc4d4f204a27beb95e53bd046f78.png

4.

int i= -20;
unsigned  int  j = 10;
printf("%d\n", i+j);


//10000000000000000000000000010100

//11111111111111111111111111101011

//11111111111111111111111111101100-i的补码


//00000000000000000000000000001010-j的补码

//11111111111111111111111111110110 - 补码

//11111111111111111111111111110101

//10000000000000000000000000001010-两者原码

//-10

61f0b080159f4f679e8c1014ddce44b2.png

5.

#include<stdio.h>
#include <windows.h>
unsigned int i;
for(i = 9; i >= 0; i--)
{
    printf("%u\n",i);
    Sleep(1000);
}

c4b547dc76d849999e8a4721fcd2220a.png

733ff79c04024e6b98c81e30a5931ebb.png

6.

int main()
{
    char a[1000];
    int i;
    for(i=0; i<1000; i++)
   {
        a[i] = -1-i;
   }
    printf("%d",strlen(a));
    return 0;
}


327d8db6e2bf48b6b6e8a077b43c1097.png

c353b1af1e9a440488717a9441015d88.png

7.

#include <stdio.h>
unsigned char i = 0;
int main()
{
    for(i = 0;i<=255;i++)
   {
        printf("hello world\n");
   }
    return 0;
}

9a1b48c3b6b343eca3907f7e2627fa14.png

unsigned范围是0-255,超过范围就死循环


三.浮点型在内存中的存储


1.常见的浮点数:floatdoublelong double


2.求下列代码输出结果

int main()
{
 int n = 9;
 float* pFloat = (float*)&n;
 printf("n的值为:%d\n", n);//9
 printf("*pFloat的值为:%f\n", *pFloat);//9.0
 *pFloat = 9.0;
 printf("num的值为:%d\n", n);//9
 printf("*pFloat的值为:%f\n", *pFloat);//9.0
 return 0;
}


e6b1efdc78ea456c9f4e4210240d465f.png

num *pFloat 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别这么大?

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


3.浮点数存储规则

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,写成二进制是 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 位为有效数字 M 。

808320d459ff400bb89f8aff4722fb03.png

对于 64 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 位为有效数字 M 

9b4bd22728e04d49b6ea5fbbf560b7a4.png

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≤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, 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 。


理解:

78531e3332204bbaaf6a7b54e466f812.png

4.浮点数的取出

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);


解释前面的题目:

int main()
{
 int n = 9;
 float* pFloat = (float*)&n;
 printf("n的值为:%d\n", n);//9
 printf("*pFloat的值为:%f\n", *pFloat);//9.0
 *pFloat = 9.0;
 printf("num的值为:%d\n", n);//9
 printf("*pFloat的值为:%f\n", *pFloat);//9.0
 return 0;
}


n的值为:9

*pFloat的值为:0.000000

num的值为:1091567616

*pFloat的值为:9.000000

图解:

0bf4a70e18154e9585f850731314e144.png


可看出(-1)^0 * 0.00000000000000000001001 * 2^-126 是一个非常小的数字,而%f只能保存小数点后6位0.000000,几乎等价于0

0 10000010 00100000000000000000000 这以有符号的整数打印,符号位为0,其余都是有效位,这个32位的二进制数,还原成十进制,正是 1091567616

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