C语言学习笔记—P20(<C语言高阶>+数据的存储<2>+图解+题例) 35 / 100

简介: C语言学习笔记(<C语言高阶>+数据的存储<2>+图解+题例)

 前言:

●由于作者水平有限,文章难免存在谬误之处,敬请读者斧正,俚语成篇,恳望指教!

                                             

  ——By 作者:新晓·故知

C语言高阶:

题例:1.

1.
输出什么?
#include <stdio.h>
int main()
{
  char a = -1;
  signed char b = -1;
  unsigned char c = -1;
  printf(" a=%d\n b=%d\n c=%d\n", a, b, c);
  return 0;
}

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存放时a、b、c三者存放的数值一样,类型的功能体现在使用时!

有符号的数整形提升补的是符号位!

无符号的数整型提升全都补0!

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题例2.

2.
#include <stdio.h>
int main()
{
    char a = -128;
    printf("%u\n",a);
    return 0;
}

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题例3.

3.
#include <stdio.h>
int main()
{
    char a = 128;
    printf("%u\n", a);
    return 0;
}

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题例4.

4.
#include <stdio.h>
int main()
{
    int i = -20;
    unsigned  int  j = 10;
    printf("%d\n", i + j);
    //按照补码的形式进行运算,最后格式化成为有符号整数
    return 0;
}

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此代码将无限循环:
#include <stdio.h>
int main()
{
  unsigned int i;
  for (i = 9; i >= 0; i--)
  {
    printf("%u\n", i);  
  }
  return 0;
}

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显示优化1:

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

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将会无限循环:

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题例5.

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

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strlen统计的是0之前出现的字符总数

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#include <limits.h>查看功能image.gif编辑

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题例6.

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

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char类型的i<=255,则将会无限循环!

虚拟机显示电脑未连接网络!

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3. 浮点型在内存中的存储

 

 

常见的浮点数:

3.14159

1E10

浮点数家族包括: float、double、long double 类型。

浮点数表示的范围:float.h中定义

#include <float.h>查看功能image.gif编辑

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3.1 一个例子

浮点数存储的例子:

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; }

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输出的结果是什么呢?

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原码、补码、反码是针对整型的,但浮点数虽然有自己的存储方式,但也遵循大小端的规律!

0x41 10 00 00

内存中(16进制):按字节倒着存放,0x 41 10 00 00

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练就内功!!!

3.2 浮点数存储规则

 

 

num 和 *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。

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。

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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。

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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。

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);

好了,关于浮点数的表示规则,就说到这里。

解释前面的题目:

下面,让我们回到一开始的问题:为什么 0x00000009 还原成浮点数,就成了 0.000000 ?

首先,将 0x00000009 拆分,得到第一位符号位s=0,后面8位的指数 E=00000000 ,最后23位的有效数字M=000 0000 0000 0000 0000 1001。

9 -> 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001

由于指数E全为0,所以符合上一节的第二种情况。因此,浮点数V就写成:

V=(-1)^0 × 0.00000000000000000001001×2^(-126)=1.001×2^(-146)

显然,V是一个很小的接近于0的正数,所以用十进制小数表示就是0.000000

再看例题的第二部分。

请问浮点数9.0,如何用二进制表示?还原成十进制又是多少?

首先,浮点数9.0等于二进制的1001.0,即1.001×2^3

9.0 -> 1001.0 ->(-1)^01.0012^3 -> s=0, M=1.001,E=3+127=130

那么,第一位的符号位s=0,有效数字M等于001后面再加20个0,凑满23位,指数E等于3+127=130,

即10000010。

所以,写成二进制形式,应该是s+E+M,即

0 10000010 001 0000 0000 0000 0000 0000

这个32位的二进制数,还原成十进制,正是 1091567616 。

 

这个32位的二进制数,还原成十进制,正是 1091567616 。

题目:

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1.

int main()
{
    int arr[] = { 1,2,3,4,5 };
    short* p = (short*)arr;
    int i = 0;
    for (i = 0; i < 4; i++)
    {
        *(p + i) = 0;
    }
    for (i = 0; i < 5; i++)
    {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    return 0;
}

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 2.

int main()
{
    unsigned long pulArray[] = { 6,7,8,9,10 };
    unsigned long* pulPtr;
    pulPtr = pulArray;
    *(pulPtr + 3) += 3;
    printf("%d,%d\n", *pulPtr, *(pulPtr + 3));
    return 0;
}

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3.

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a = 0x11223344;
    char* pc = (char*)&a;
    *pc = 0;
    printf("%x\n", a);
    return 0;
}

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                                                                                                   ——Since 新晓·故知

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