字符型,整形和浮点型在内存中的存储(包含大小端,整形提升,截断) |
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目录 # 一、字符型 # 二、整形 # 三、浮点型 # 一、字符型举例 char a = 'A' 字母A所对应的ASCII表二进制形式为01000001.十进制为65.十六进制为41. 一个char类型数据所占的内存是一个字节.(1byte = 8bit)计算机存储数据都是以二进制形式存储。那么&a里存储就是01000001.(注意,字符型不存在反码补码以及大小端序)
为什么char a,signed char b以整形打印出来是-1,unsigned char c打印出来是255呢?先看数据的存储。首先先讲一下原码反码和补码。 原码 直接将二进制按照正负数的形式翻译成二进制 反码 符号位不变,其他按位取反 补码 反码+1得到补码 正数的原码,反码,补码都相同 -1的原码10000000000000000000000000000001 反码11111111111111111111111111111110(符号位不变,按位取反) 补码11111111111111111111111111111111(反码+1) 因为char类型只占1byte。所以a,b,c它们的内存中存储的就是补码中低位的8个1。当以整形打印的时候。char类型和signed char都代表有符号字符型,这时候就需要整形提升,按照它们的符号位提升32个比特位。a和b中存储的都是11111111.符号位位1.所以提升完后变成了11111111111111111111111111111111(这是补码形式),要把它变回原码需要先-1,再取反。 11111111111111111111111111111110 -反码 1000000000000000000000000001-原码 所以a和b以%d形式打印结果都为-1. 由于c是无符号字符,它是没有符号位的,所以前面32个比特位全部补0 00000000000000000000000011111111-补码 这时候符号位为0表示正数,正数的原反补码相同。二进制转换结果就是255. 这里是以%u打印char a。先看a中存储的数据。 -1的原码10000000000000000000000000000001 反码11111111111111111111111111111110 补码11111111111111111111111111111111 上面已经讲到过char类型只占一个字节。所以a中存放的是11111111 再看%u。先进行整型提升,a是有符号的字符。按照符号位提升,符号位为1 11111111111111111111111111111111-补码 %u认为这个数据是无符号数,不存在符号位。所以直接二进制转换得到 # 二、整形int型大家应该都很了解,这里就讲一下unsigned int
-1的原码10000000000000000000000000000001 反码11111111111111111111111111111110 补码11111111111111111111111111111111 unsigned int a 中存储的就是11111111111111111111111111111111。 以%d打印,第一个1视为符号位,1为负数,转换成原码 11111111111111111111111111111111-补码 11111111111111111111111111111110-反码 10000000000000000000000000000001-原码 二进制转换十进制结果就是-1 以%u打印,就认为a中存得是一个无符号数,没有符号位,直接对11111111111111111111111111111111进行二进制转换,结果为 再举一个例子 要想解决这题首先得知道strlen的原理,它会不停读取字符直到读取到‘\0’时停止。那就只需要知道在char a[1000]哪里会存储到第一个‘\0’,先看一下a[0]中存储的是什么 a[0] = -1; 之前已经讲过数据截断。不熟悉的可以回头看一下字符型的几个题目。 &a[0] ->00000001->-1数据截断 &a[1]->00000010->-2数据截断 &a[2]->00000011->-3数据截断 已经需要strlen会在读取到‘\0'时停止,\0对应的ASCII码值为0.那就是要找什么时候a[i]里存得时00000000.8个比特位存储的极限是11111111.转换成十进制是255,当255再+1,266的原码就是 100000000.数据截断存进arr[i]中的就是00000000。现在进行的是-1-i。我们不需要考虑正负的问题,因为数据截断的是低位,只需要让它低8位变成00000000,也就是当-1-i=-256。当i为255,arr[255]中存储就是00000000.0-254一共有255个字符,所以结果为255. 大小端 大端字节序:数据的低位保存在内存的高地址中,数据的高位保存在内存的低地址中 小段字节序:数据的低位保存在内存的低地址中,数据的高位保存在内存的高地址中 举例: int a = 64 原码反码补码-00000000000000000000000001000000 转换成16进制0x00 00 00 40 0x00D9F824就是a的地址。int一共占四个字节,这里从内存中看到低位到高位的存储顺序是 40 00 00 00.符合了小端字节序,数据的低位保存在内存的低地址中,数据的高位保存在内存的高地址中。 # 三、浮点型浮点数分为两类,32位(float),64位(double) 根据国际标准IEEE(电气和电子工程协会),任意一个二进制浮点数可以表示成: (-1)^S*M*2^E float a = 5.5 小数点后面按2^-1,2^-2计算以此类推。 转换成二进制:101.1 = 1.011*2^2 S:符号位 只存在正负0/1 M:尾数部分 尾数部分只保留小数点后面的部分省略前面的1.。以上面的5.5为例,最后写成1.011*2^2.所有小数的最终形式都是1.xxxxxxxxxxxxx。因此前面的1.可以舍去,这样提高了小数点后的一位精度。 E:指数位 E会有三种情况 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(32位)或1023(64位),得到真实值,再将有效数字M前加上第一位的1.比如0.5的二进制形式位0.1,由于规定正数部分必须位1,即将小数点又移1位,则为1.0*2^-1,其在内存中的表现形式位-1+127=126,表示位01111110,而尾数1.0去掉正数部分为0,补齐0到23位,其二进制形式位: 0 01111110 00000000000000000000000 E全为0 这时,浮点数的指数E等于1-127(或1-1023),有效数字M不再加上第一位的1,而是还原为0.xxxxxxxxxx的小数。这样做时为了表示正负0,以及无线接近于0的数字。 E全为1 这时,如果有效数字M全为0,表示正负无穷大(正负取决于符号位s)
第一个打印%d为1问题不大。看一下float* p中存得是什么 &a 原码反码补码-00000000000000000000000000000001 当以%f打印时,第一个0为符号位,后8位为指数位,后23位为尾数部分 以%f解读可以看成 0 00000000 00000000000000000000001 此时指数位E全位0.这是一个无线接近于0的负数,所以打印结果为0.000000. 浮点数1.0以%d形式打印 1.0 ->二进制1.0->(-1)^0*1.0*2^0->s=0, m= 1.0, e=0+127=127 -> 0 01111111 00000000000000000000000 以%d来看符号位为0,正数,后面31位时0111111100000000000000000000000.转换为十进制 最后以%f打印1.0,小数点后默认保留六位,结果为1.000000. |
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