搜狐网站建设的建议,公司开发网站,做安卓开发要去看哪些网站,怎么做优惠券网站1. 整数在内存中的存储
在讲解操作符的时候#xff0c;我们就讲过了下⾯的内容#xff1a;
整数的2进制表⽰⽅法有三种#xff0c;即 原码、反码和补码
有符号的整数#xff0c;三种表⽰⽅法均有符号位和数值位两部分#xff0c;符号位都是⽤0表⽰“正”#xff0c;⽤…1. 整数在内存中的存储
在讲解操作符的时候我们就讲过了下⾯的内容
整数的2进制表⽰⽅法有三种即 原码、反码和补码
有符号的整数三种表⽰⽅法均有符号位和数值位两部分符号位都是⽤0表⽰“正”⽤1表 ⽰“负”最⾼位的⼀位是被当做符号位剩余的都是数值位。
正整数的原、反、补码都相同。
负整数的三种表⽰⽅法各不相同。
原码直接将数值按照正负数的形式翻译成⼆进制得到的就是原码。
反码将原码的符号位不变其他位依次按位取反就可以得到反码。
补码反码1就得到补码。
对于整形来说数据存放内存中其实存放的是补码。
为什么呢
在计算机系统中数值⼀律⽤补码来表⽰和存储。 原因在于使⽤补码可以将符号位和数值域统⼀处理 同时加法和减法也可以统⼀处理CPU只有加法器此外补码与原码相互转换其运算过程是 相同的不需要额外的硬件电路。
2. 大端字节序和小端字节序判断 当我们了解了整数在内存中存储后我们调试看⼀个细节
#include stdio.h
int main()
{int a 0x11223344;return 0;
}
调试的时候我们可以看到在a中的 0x11223344 这个数字是按照字节为单位倒着存储的。这是为 什么呢 2.1 什么是大小端
其实超过⼀个字节的数据在内存中存储的时候就有存储顺序的问题按照不同的存储顺序我们分 为⼤端字节序存储和⼩端字节序存储下⾯是具体的概念
⼤端存储模式
是指数据的低位字节内容保存在内存的⾼地址处⽽数据的⾼位字节内容保存在内存的低地址处。
⼩端存储模式
是指数据的低位字节内容保存在内存的低地址处⽽数据的⾼位字节内容保存在内存的⾼地址处。
2.2 为什么有大小端?
这是因为在计算机系统中我们是以字节为单位的每个地址单元都对应着⼀个字节⼀个字节为8 bit 位但是在C语⾔中除了8 bit 的 char 之外还有16 bit 的 short 型32 bit 的 long 型要看 具体的编译器另外对于位数⼤于8位的处理器例如16位或者32位的处理器由于寄存器宽度⼤ 于⼀个字节那么必然存在着⼀个如何将多个字节安排的问题。因此就导致了⼤端存储模式和⼩端存 储模式。
例如⼀个 16bit 的 short 型 x 在内存中的地址为 0x0010 x 的值为 0x1122 那么 0x11 为⾼字节 0x22 为低字节。对于⼤端模式就将 0x11 放在低地址中即 0x0010 中 0x22 放在⾼地址中即 0x0011 中。⼩端模式刚好相反。我们常⽤的 X86 结构是⼩端模式⽽ KEIL C51 则为⼤端模式。很多的ARMDSP都为⼩端模式。有些ARM处理器还可以由硬件来选择是 ⼤端模式还是⼩端模式。
2.3 练习
2.3.1 练习1
设计⼀个⼩程序来判断当前机器的字节序。10分-百度笔 试题 int main()
{int n 1;if (*(char*)n 1){printf(小端);}else{printf(大端);}return 0;
} 2.3.2 练习2
#include stdio.h
int main()
{char a -1;//10000000 00000000 00000000 00000001 源码//11111111 11111111 11111111 11111110 反码//11111111 11111111 11111111 11111111 补码 -1为整数在内存中需要4个字节//但此时a为char类型只能存储1个字节所以此时a为 11111111signed char b -1;//b与a同理 b为11111111unsigned char c -1;//10000000 00000000 00000000 00000001 源码//11111111 11111111 11111111 11111110 反码//11111111 11111111 11111111 11111111 补码//c 也为11111111printf(a%d,b%d,c%d, a, b, c);//ab为有符号类型发生整型提升按符号位补11111111 11111111 11111111 11111111 补码// 10000000 00000000 00000000 00000000 反码// 10000000 00000000 00000000 00000001 源码//所以结果为 -1//c为无符号类型发生整型提升前面补零//00000000 00000000 00000000 11111111 //所以结果为 255return 0;
} 2.3.3 练习3
#include stdio.h
int main()
{char a -128;//10000000 00000000 00000000 10000000 源码//11111111 11111111 11111111 01111111 反码//11111111 11111111 11111111 10000000 补码//a 10000000printf(%u\n, a);//%u 打印无符号整型 整型提升//11111111 11111111 11111111 10000000 return 0;
} 2.3.4 练习4
#include stdio.h
int main()
{char a 128;//00000000 00000000 00000000 10000000 源码//a 10000000//整型提升//11111111 11111111 11111111 10000000 printf(%u\n, a);return 0;
} 2.3.5 练习5
#include stdio.h
int main()
{char a[1000]; //char 字符取值范围是 -128 - 127int i;for (i 0; i 1000; i){a[i] -1 - i;}printf(%d, strlen(a));return 0;
} 2.3.6 练习6
#include stdio.h
unsigned char i 0; //usigned char 取值范围是 0 - 255
int main()
{for (i 0; i 255; i){printf(hello world\n);}return 0;
} 2.3.7 练习7
#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;
} 3. 浮点数在内存中的存储 常⻅的浮点数3.14159、1E10等浮点数家族包括 float、double、long double 类型。 浮点数表⽰的范围 float.h 中定义
3.1 练习 #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;
}输出什么
3.2 浮点数的存储
上⾯的代码中 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。
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
V (−1)^S ∗ M ∗ 2^E
• (−1)^S 表⽰符号位当S0V为正数当S1V为负数
• M 表⽰有效数字M是⼤于等于1⼩于2的
• 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S0M1.01E2。
⼗进制的-5.0写成⼆进制是 -101.0 相当于 -1.01×2^2 。那么S1M1.01E2。
IEEE 754规定
对于32位的浮点数,最⾼的1位存储符号位S接着的8位存储指数E,剩下的23位存储有效数字M
对于64位的浮点数,最⾼的1位存储符号位S接着的11位存储指数E,剩下的52位存储有效数字M 3.2.1 浮点数存的过程
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≤M2 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10127137即10001001。
3.2.2 浮点数取的过程
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 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-1127(中间值)126表⽰为01111110⽽尾数1.0去掉整数部分为0补⻬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。
0 00000000 00100000000000000000000
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
0 11111111 00010000000000000000000好了关于浮点数的表⽰规则就说到这⾥。 3.3 题目解析 下⾯让我们回到⼀开始的练习
先看第1环节为什么 9 还原成浮点数就成了 0.000000
9以整型的形式存储在内存中得到如下⼆进制序列
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001
首先将 9 的⼆进制序列按照浮点数的形式拆分得到第⼀位符号位s0后⾯8位的指数 E00000000
最后23位的有效数字M000 0000 0000 0000 0000 1001。 由于指数E全为0所以符合E为全0的情况。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。
再看第2环节浮点数9.0为什么整数打印是 1091567616 ⾸先浮点数9.0 等于⼆进制的1001.0即换算成科学计数法是1.001×2^3 所以 9.0 (−1) ∗ 0 (1.001) ∗ 23 那么第⼀位的符号位S0有效数字M等于001后⾯再加20个0凑满23位指数E等于3127130 即10000010 所以写成⼆进制形式应该是SEM即
0 10000010 001 0000 0000 0000 0000 0000
这个32位的⼆进制数被当做整数来解析的时候就是整数在内存中的补码原码正是 1091567616 。
