为什么有大端和小端
计算机系统是以字节为单位，每个地址单元都对应着一个字节，一个字节为8 bit
而C语言中除了8 bit的char之外，还有其他类型（大于8bite）以及寄存器宽度不一样
必然会涉及存储时字节安排的问题，而并没有规定，也没有科学的理由说服彼此，就有大小端之分
注：char类型没有大小端（8bite)
一道笔试题
设计一个小程序来判断当前机器的字节序
int check_sys() { int i = 1;//补码：00000000000000000000000000000001 （16进制）0x00000001 return (*(char *)&i);//（char*）&i是取的i存储在低地址首字节的地址 } //*解引用如果得到1则为小端（低权位放在低地址） int main() //如果得到0则是大端（高权位放在低地址） { int ret = check_sys(); if(ret == 1) { printf("小端\n"); } else { printf("大端\n"); } return 0; }
练习
- 例题一
//输出什么？ #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; }
char a= -1; //-1 //原：10000000000000000000000000000001 //反：11111111111111111111111111111110 //补：11111111111111111111111111111111 //char类型为1字节，存储时会发生截断 //存储补码：11111111（从后面截断） //整型提升：（补）11111111111111111111111111111111 //需要整型提升看数据类型 //%d：以有符号整型（4字节）打印 //需要打印看打印类型 //原码：10000000000000000000000000000001 signed char b=-1; //char一般默认为signed char（故与a一致） unsigned char c=-1; //存储补码：11111111 //整型提升：（补）00000000000000000000000011111111 //符号位为0，是正数，原反补相同 //原：00000000000000000000000011111111 输出结果：-1 -1 255
- 例题2
2. #include <stdio.h> int main() { char a = -128; printf("%u\n",a); return 0; }
char a = -128; //补：10000000 //整型提升：111111111111111111111111110000000 //%u：以无符号整型打印 //原：11111111111111111111111110000000 输出结果：4294967168
- 例题3
#include <stdio.h> int main() { char a = 128; printf("%u\n",a); return 0; }
char a = 128; //原：10000000000000000000000010000000 //补：11111111111111111111111110000000 //（截断）补：10000000（原码与-128一样，不过规定这是-128） //char类型的范围是-128—127 //与例题2过程一样 输出结果：4294967168
- 例题4
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
int i= -20; unsigned int j = 10; //-20的补:11111111111111111111111111101100 // 10的补:00000000000000000000000000001010 // i+j补:11111111111111111111111111110110 //有符号整型打印：（原）10000000000000000000000000001010 输出结果：-10
- 例题5
unsigned int i; for(i = 9; i >= 0; i--) { printf("%u\n",i); }
//i是无符号数 //当i为负数：例如i=-1时 //原：10000000000000000000000000000001 //补：11111111111111111111111111111111 //条件判定（以无符号数参与表达式，结果是i被认为是一个非常大的数），一直都能执行语句（死循环）
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
浮点数存储
- 例如
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; }
浮点数存储
- 例如
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; }
说明：浮点数存储与整型存储完全不同
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)^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
例如
十进制的5.0 写成二进制是 101.0 ，相当于 1.01×2^2 得出s=0，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
- 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
特别规定
- 对于M
在计算机内部保存M时（因为1≤M<2），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（节省1位有效数字）
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
- 对于E
E为一个无符号整数（unsigned int）
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
但对于科学计数法来说E是可以出现负数的
所以存入内存时E的真实值必须再加上一个中间
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
指数E从内存中取出
- E不全为0或不全为1
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
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）
回到上述例题
输出结果怎么是这样呢？
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);
解：int n = 9是以整型存储的视角将9赋值给n
9 -> 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001（整型存储）
打印浮点数时则是以浮点存储的视角来看待这串内容
拆分0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001
得到s=0，E=00000000 ，M=000 0000 0000 0000 0000 1001（指数E全为0，符合第二种情况)
浮点数V就写成： V=(-1)^0 *0.00000000000000000001001*2^(-126)=1.001*2^(-146)
这时V是一个很小的接近于0的正数，得到输出结果为：0.000000
*pFloat = 9.0则是以浮点数存储的角度n的空间的内容修改为9.0
此时浮点数9.0 -> 1001.0 >(-1)^0*1.001*2^3 ->即 s=0, M=1.001,E=3+127=130
9.0 ->0 10000010 001 0000 0000 0000 0000 0000（浮点数存储）
当这串内容以整型打印时（即以整型存储的视角看待）得到输出结果：1091567616
