【C语言】—— 数据在内存中的存储(2)

简介: 【C语言】—— 数据在内存中的存储(2)

五、专项突破

例题1

分析下面代码并算出a、b、c的值分别为多少:

#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;
}

引入一个概念 --- 整型提升


C的整型算术运算总是至少以缺省整型类型的精度来进行的。为了获得这个精度,表达式中的字符和短整型操作数在使用之前被转换为普通整型,这种转换称为“整型提升”


整型提升的规则:


       1.如果是有符号的数,按照原来的符号位进行提升;


       2.如果是无符号的数,高位直接补0;


看下图:

1ecd1b2606ed46e9956a89f231c9802c.png

例题2

请问a的结果是多少?

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
int main()
{
  char a = -128;
  printf("%u\n",a);
  return 0;
}

1ecd1b2606ed46e9956a89f231c9802c.png

例题3

请判断打印的结果是多少?

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
int main()
{
  int i = -20;
  unsigned int j = 10;
  printf("%d\n", i + j);
  return 0;
}

1ecd1b2606ed46e9956a89f231c9802c.png

例题4

判断下面代码会出现什么情况?

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
int main()
{
    unsigned int i;
    for(i = 9; i >= 0; i--)
    {
      printf("%u\n",i);
    }
    return 0;
}

1ecd1b2606ed46e9956a89f231c9802c.png

例题5

结合下面程序,判断a数组的长度?

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
int main()
{
    char a[1000];
    int i;
    for(i=0; i<1000; i++)
    {
        a[i] = -1-i;
    }
    printf("%d",strlen(a));
    return 0;
}

1ecd1b2606ed46e9956a89f231c9802c.png

例题6

判断下面代码会出现什么情况?

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

1ecd1b2606ed46e9956a89f231c9802c.png

六、浮点型在内存中的存储

1.浮点数存储的实例

#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("num的值为:%d\n",n);
    printf("*pFloat的值为:%f\n",*pFloat);
    return 0;
}

先看编译器跑出的结果:

1ecd1b2606ed46e9956a89f231c9802c.png

n和*pFloat在内存中明明是同一个数,为什么以%f和%d打印出的结果相差这么大呢?

2.浮点数存储规则

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.  (-1)^S * M * 2^E

     2.  (-1)^s表示符号位,当s=0,V为正数;当s=1,V为负数。

     3.   M表示有效数字,大于等于1,小于2。

     4.   2^E表示指数位。

1ecd1b2606ed46e9956a89f231c9802c.png

IEEE 754规定:

1ecd1b2606ed46e9956a89f231c9802c.png

1ecd1b2606ed46e9956a89f231c9802c.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。  

3.浮点数如何存、如何取

①如何存

1ecd1b2606ed46e9956a89f231c9802c.png

②如何取

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。


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);

4.详解引入的浮点数存储的实例

1ecd1b2606ed46e9956a89f231c9802c.png


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