目录
一.数据类型的介绍
类型的基本归类
整形在内存中的存储
大小端的介绍
char类型的取值范围
练习
补充一个小知识点
三.浮点型在内存中的存储
一个例子
浮点数在内存中的存储
一.数据类型的介绍 前面我们已经学习了基本的内置类型:
char // 字符数据类型 short // 短整型 int // 整形 long // 长整型 long long // 更长的整形 float // 单精度浮点数 double // 双精度浮点数 //C 语言有没有字符串类型?以及他们所占存储空间的大小。 类型的意义: 1. 使用这个类型开辟内存空间的大小(大小决定了使用范围)。 2. 如何看待内存空间的视角 类型的基本归类
整形家族:
char unsigned char signed char short unsigned short [ int ] signed short [ int ] int unsigned int signed int long unsigned long [ int ] signed long [ int ]
浮点数家族:
float double
构造类型:
> 数组类型 > 结构体类型 struct > 枚举类型 enum > 联合类型 union
指针类型:
空类型:int *pi;
char *pc;
float* pf;
void* pv;
void 表示空类型(无类型) 通常应用于函数的返回类型、函数的参数、指针类型。整形在内存中的存储 计算机中的整数有三种表示方法,即原码、反码和补码。 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 ” ,而数值位
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS #includeint main() { int a = -10; int b = 10; return 0; }
对于b变量来说,原反补都相同
二级制:00000000000000000000000000001010
十六进制:0000000a
对于a变量来说,
按照数据的数值直接写出的二进制序列就是原码
原码的符号位不变,其他位按位取反,得到的就是反码
反码+1,得到的就是补码
原码:1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010反码:1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0101补码:1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110
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。
我们可以看到对于 a 和 b 分别存储的是补码。但是我们发现顺序有点 不对劲 。 这是又为什么? 大小端的介绍
为什么会有大小端
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 。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。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS #includeint main() { int a = 0x11223344; return 0; }
百度2015年系统工程师笔试题:
请简述大端字节序和小端字节序的概念,设计一个小程序来判断当前机器的字节序
看代码:
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS #includeint check_sys() { int a = 1;//0x00000001 char* p = (char*)&a;//int* return *p;//返回1表示小端,返回0表示大端 } int main() { //写代码判断当前机器的字节序 int ret = check_sys(); if (ret == 1) { printf("小端n"); } else { printf("大端n"); } return 0; }
对于1来说,在小端存储中0x01000000,在大端存储中0x00000001所以只需要判断第一个字节是不是1就能判断机器的字节序因为char*能一个字节一个字节的访问,所以就有了char* p = (char*)&a; char类型的取值范围
有符号的char取值范围是-128到127,无符号的char与这个类似
练习第一题:
变量a和b同理,虽然C语言没有明确指出char是不是有符号的,但是在这里的char是有符号的
且发生整形提升都是补原符号位
对于变量C来说:它是无符号的,整形提升补0
三个变量都以%d的形式打印:
其中变量a和b符号位是1,这两个是负数,所以需要-1,按位取反,得到:10000000000000000000000000000001,-1变量c的符号位是0,或者说是无符号位的,是正数,所以它的原反补相同
00000000000000000000000011111111,255
第二题
变量a最后是以%u的形式打印的,所以认为整形提升之后得到的是一个无符号位的,还是
11111111111111111111111110000000,4294967168
第三题
变量a最后是以%u的形式打印的,所以认为整形提升之后得到的是一个无符号位的,还是
11111111111111111111111110000000,4294967168
第四题
i+j是以%d打印,所以是有符号的,如果是以%u打印的话,结果又会不同
第五题
结果会死循环因为变量i的类型是unsigned int,这个类型恒>=0,所以判断条件恒为真,所以死循环
第六题
strlen读取到结束,并计算的是之前的长度,负数有128,正数有127,一共255
第七题
用下面这种方法可以查看,int的取值范围,其他的方法类似
limits.h是放一些整形类型取值范围的头文件如果要查看浮点型取值范围,应该包含float.h 三.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 中定义一个例子
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS #includeint main() { int n = 9; float* pFloat = (float*)&n; printf("n的值为:%dn", n); printf("*pFloat的值为:%fn", *pFloat); *pFloat = 9.0; printf("num的值为:%dn", n); printf("*pFloat的值为:%fn", *pFloat); return 0; }
结果是不是出乎你的预料? 浮点数在内存中的存储 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。 详细解读: 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:
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 s=0 , M=1.01 , E=2 。 十进制的 -5.0 ,写成二进制是 - 101.0 ,相当于 - 1.01×2^2 。那么, s=1 , 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 。 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≤M<2 ,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。(-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。
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 10+127=137 ,即10001001。 然后,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 ( 1/2 )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 -1+127=126 ,表示为 01111110 ,而尾数 1.0 去掉整数部分为 0 ,补齐 0 到 23 位 00000000000000000000000 ,则其二进制表示形式为:
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。
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);
好了,关于浮点数的表示规则,就说到这里。
看代码
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS #includeint main() { float f = 5.5f; return 0; }
好了我们再来分析刚才的这段代码
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #includeint main() { int n = 9; float* pFloat = (float*)&n; printf("n的值为:%dn", n); printf("*pFloat的值为:%fn", *pFloat); *pFloat = 9.0; printf("num的值为:%dn", n); printf("*pFloat的值为:%fn", *pFloat); return 0; }
对于第一个printf,毫无疑问结果是9,相信大家都能理解,对于第二个printf,float* pFloat = (float*)&n;它将n的地址强制转化成float*,并赋给了pFloat,pFloat指向9并解引用,最后又是以%f打印的,所以结果为0.000000
对于第三个printf,*pFloat = 9.0;把9的值赋给了n,且pFloat是一个float* 的指针变量,最后又是以%d的形式打印,所以结果为1091567616
对于第四个printf,和第三个printf同理,不同之处是
第三个printf以浮点数存入,以%d的形式打印,
第四个printf中也是以浮点数存入,但是却是以%f,
所以结果应该为9.000000
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本章完
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