数据在内存中的存储

简介: 数据在内存中的存储

整形在内存中的存储

对于整形来说,数据存放在内存中其实存放的是补码。原因在于,使用补码,可以将符号位和数值域同一处理。
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例如:我们进行1-1时,由于计算机内部只有加法处理器,我们可以看成1+(-1),分别写出他们的补码后,进行相加,最后得到的结果刚好是0.(最左边的1是第33位,已经超过最高位,去掉,取右边的32位)。

大小端介绍

大端字节序存储:把一个数据的低位字节数处的数据存放在内存的高地址处,高位字节处的数据存放在内存的低地址处

小端字节序存储:把一个数据的低位字节数处的数据存放在内存的低地址处,高位字节处的数据存放在内存的低地址处。
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如上图,比如一个三位数123,3是个位,2是十位,1是百位,3就是低位,1就是高位。上面的44就是低位,假设左边是低地址,如果将他放在最右边,即低位放在高地址,就是大端字节序存储。如果将他放在低地址处,就是小端字节序存储。

如果是字符型数据,就不存在大小端了,直接放入即可,因为他们只占一个字节,如果数据超过一个字节才会有大小端。

下面是一道关于打印无符号整数的题
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分析:我们先求出-128的补码,由于a是字符型,因此只取前面8位存储在内存中,打印a时,要进行整形提升,因为是有符号的char,所以高位补符号位1,提升后,由于是打印无符号的整数,所以就不再进行取反,加1的操作了,直接把他看成无符号的数值,打印出来就是一个很大的数了。

浮点型在内存中的存储

我们先看一个例子:
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如果我们浮点型在内存中的存储方式与整形相同的话,第一个*pfloat的值应该为9.000000,可是我们看到结果却是0.000000。显然,浮点型与整形在内存中的存储方式不同。

浮点型存储规则:

根据国际标准IEEE 754,任何一个二进制浮点数可以表示成下面的形式:

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例子:
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10进制的5.5表示成二进制为101.1,然后根据标准即可写出。

IEEE 754规定:
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IEEE 754对有效数字M和指数E还有一些特别规定:

在计算机内部保存M时(1.xxxxxx),默认第一个数总是1,因此可以舍去,只保存后面的xxxxxx部分。比如保存1.01时,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舍去之后,等于可以保存24位有效数字,使其精度更高。

对于指数E情况比较复杂:

它们把E认为是一个无符号整数。但实际上,在科学计数法中,E是有可能为负数的,所以IEEE 754规定,存入内存时的E的真实值必须加上一个中间数,对于8位的E,这个中间数是127,对于11位的E,中间数是1023。比如2^10,E是10,保存成32浮点数时,必须保存成10+127=137,即10001001。

有人想,万一算出E是-129,加上127后还是负数怎么办呢?其实float型的变量也是有取值范围的,他们不可能存放无限大或者无限小的值的。

举个例子:
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我们求出E,M,S后,第一个放0(S),接着放E,我们将2加上127后为129,129的二进制数为10000001,接着放011(M),后面剩余全部补0。

指数E从内存中取出来还分为三种情况:

E不全为0或者1:

指数E的计算值减去127或者1023,得到真实值,再将有效数字M前加上第一位的1。即怎么放进去就怎么拿出来。

E全为0

指数E等于1-127(或者1-1023)即为真实值,有效数字M前不再加上第一位的1,而是直接还原为0.xxxxxx的小数,这样做是为了使他更接近于0的很小的数字。

E全为1

如果有效数字M全为0,这时表示正负无穷大。

我们回到最开始的那道题:
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分析:因为n是整形,因此我们要先强制转换成浮点型才能用float*指向他。用浮点型打印时,把9的补码拆成三部分,因为E全为0,根据上面的规则,指数E真实值即为1-127=-126。M直接再前面加上0. 。最后打印出来的值就是0,是因为float只能表示小数点后6位,这个数实在太小,所以是0。
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分析:9.0是以浮点形式存入的,求出E,M,S后,根据规则写出二进制形式。因为打印时是有符号的整形,第一位是0(是正数),原码等于补码,直接转成十进制的数后,结果就是一个很大的数。

以上就是数据在内存中的存储的简单介绍。

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数据在内存中的存储方式是以二进制形式存储的。计算机中的内存由一系列存储单元组成,每个存储单元都有一个唯一的地址,用于标识它在内存中的位置。计算机可以通过这些地址来定位并访问内存中的数据。 数据在内存中的存储方式取决于数据的类型。数值类型的数据(例如整数、浮点数等)以二进制形式存储,并根据类型的不同分配不同的存储空间。字符串和字符数据由ASCII码存储在内存中。数据结构(例如数组、结构体、链表等)的存储方式也取决于其类型和组织结构。 总之,数据在内存中以二进制形式存储,并根据其类型和组织方式分配不同的存储空间。
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