C语言学习记录——数据的存储(数据类型、类型的基本归类、整型在内存中的存储、大小端介绍、浮点型在内存中的存储)二

简介: C语言学习记录——数据的存储(数据类型、类型的基本归类、整型在内存中的存储、大小端介绍、浮点型在内存中的存储)二

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五、题目练习

习题1

分析下面一段代码的运行结果

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

即运行结果为:

C语言学习记录——操作符知识点选记中也讲到了整型提升

补充:

而是取决于编译器,大部分编译器的char是signed char

C语言规定了:

int为signed int

short为signed shortb

C语言标准没有规定char是signed char 还是unsigned char

习题2

判断下面代码输出的值

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

第一步写出整型a的补码:11111111111111111111111110000000


第二步将其存进char型:10000000


printf打印中,%d为有符号整型,%u为无符号整型。所以


第三步进行整型提升:11111111111111111111111110000000


由于打印%u所以原码反码补码都相同,所以


忽略符号位,将11111111111111111111111110000000直接转换为十进制就打印出来

故,运行结果为:

习题3

判断下面代码输出的值

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

不难判断其结果也为:4294967128

#include <stdio.h>
int main()
{
    char a = 128;
    //int 128 - 00000000000000000000000010000000
    //char a - 10000000
    printf("%u\n", a);
    //%u a - 11111111111111111111111110000000
    //所以结果应是与习题2一样
    return 0;
}

补充:

char类型变量的取值范围:-128~127

习题4

判断下面代码输出的值

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

一是用之前同样的方法,利用二进制来计算

//int i
//10000000000000000000000000010100-原码
//11111111111111111111111111101011-反码
//11111111111111111111111111101100-补码
//unsigned int j
//00000000000000000000000000001010
//i+j
//11111111111111111111111111101100
//+
//00000000000000000000000000001010
//=
//11111111111111111111111111110110-补码
//因为其打印为%d,所以算出原码
//11111111111111111111111111110101-反码
//10000000000000000000000000001010-原码
//所以结果为:-10

其中要注意:int i + unsigned int j的时候,i会转换为无符号型,再与j相加,实际得到的值也为无符号整型。但我们因为打印%d,是为有符号整型,所以结果是-10

习题5

判断下面代码输出的值

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

这道题从char类型的取值范围入手。


由于char类型只能存8个bit位,所以其取值范围为-128~127


所以在初始化a[]时,a[0] = -1,a[1] = -2,a[2] = -3......


这样一直循环下去,直到-128时,二进制表示为10000000,再减一就为01111111


即127,同理,后面就为126、125、124......3、2、1、0、-1、-2......


又因为strlen是计算字符串的长度,且字符串是以‘\0’(0)为结束标志的。


所以strlen从-1计算到1,总共是128+127=255

运行结果为:

六、浮点型在内存中的存储

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:

  • (-1)^s * M * 2^E
  • (-1)^s表示符号位,当s = 0时,V为正数;当s = 1时,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:5.5二进制:101.1这个二进制用科学记数法就是:1.011 * 2^2也可以写成(-1)^0 * 1.011 * 2^2就可得,s = 0,M = 1.011,E = 2.

如何存储

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

对于64位的浮点数,最高的位也是符号位s,接着的11位是指数E,剩下的52位为有效数字M


IEEE 754对有效数字M和指数E,还有一些特别规定。


例如5.5的二进制表示为:(-1)^0 * 1.011 * 2^2


M


IEEE 754 规定,在计算机内部保存M时,默认这个数的第一个数总是1,因此可以被舍去,只保存小数点后面的几位(如1.011只保存011),等到读取的时候,再把1加上去。


这样做的目的是,节省1位有效数字,比如留给M的有23位,如果舍去1,就只能用22位了。


E


E为无符号整数


这意味着,如果E为8位,那它的取值范围就为0~255;如果E为11位,它的取值范围为0~2047.


但是,在科学计数法中E是可以为负数的,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,2^2的E是2,所以保存为32位浮点数时,必须保存为2+127=129,即10000001.

如何取出

例如5.5的二进制表示为:(-1)^0 * 1.011 * 2^2

M

一般情况下,读取M时,需要在其前面上加第一位的1且标上小数点

E

分为三种情况:

一、E不全为0或不全为1这时,我们将E的计算值减去127(或1023)得到真实值。

例如:5.5的E存入内存时,E = 129,我们要得到真实值,就要129-127=2,取出E为2

二、E全为0

这时,浮点数的指数E等于1-127(或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。这样做是因为E全为0的时候这个浮点数会非常非常小,无限接近于0,用此来表示很小很小的数字。

三、E全为1

这时则表示一个很大很大的数字

例题

判断下面代码的运行结果

#include <stdio.h>
int main()
{
    int n = 9;//4字节
    float *pFloat = (float*)&n;
    printf("int n = %d\n", n);
    printf("float n = %f\n\n", *pFloat);
    float i = 9.0;
    int* pInt = (int*)&i;
    printf("float i = %f\n", i);
    printf("int i = %d\n", *pInt);
    return 0;
}
1. }

验证,看其运行结果:

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