C语言-数据的存储(二进制形式)

概要:1. 数据类型详细介绍 2. 整形在内存中的存储:原码、反码、补码 3. 大小端字节序介绍及判断 4. 浮点型在内存中的存储解析。

1.数据类型

整形家族主要有:

char unsigned char signed char
short unsigned short  signed short 
int unsigned int signed int
long unsigned long signed long

浮点数家族主要有:

float double

构造类型:

数组类型 结构体类型 枚举类型 联合类型

指针类型:

int *pi; char *pc; float* pf; void* pv;

空类型:

  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。

2.原码、反码、补码

计算机中的整数有三种2进制表示方法,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 正数的原、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就可以得到原码。

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。

3.大小端介绍

大端(存储)模式,是指数据的低位保存在内存的高地址中,而数据的高位,保存在内存的低地址 中; 小端(存储)模式,是指数据的低位保存在内存的低地址中,而数据的高位,,保存在内存的高地 址中。

例如图中int a = 1(十六进制表示)                                     

01( 低地址  ) 00 00 00(高地址)

4.整形及浮点型在内存中的存储解析

整形:

signed char(补码形式) unsigned char
00000000(0) 00000000(0)
00000001(1) 00000001(1)
。。。 。。。
10000001(-127) 10000001(129)
111111110(-2) 111111110(254)
111111111(-1) 111111111(255)

练习 下面程序输出什么?  


#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);//整形提升正数补0负数补1
//a:10000000000000000000000000000001(-1)原码
//b:10000000000000000000000000000001(-1)原码
//c:00000000000000000000000011111111(225)
    return 0;
}

浮点型:

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。

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。

注意二进制小数点位后的 .1是十进制的0.5。.01是0.25。.11是0.75以此类推。

在三十二位下:

符号位 指数位 指数位 指数位 指数位 指数位 指数位 指数位 指数位 有效数字 有效数值 有效数字 有效数字 有效数字 有效数字 有效数字 有效数字 有效数字 有效数字 有效数字 。。。

EEE 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。

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:

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。

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);

         感谢观看~

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转载自blog.csdn.net/m0_74358683/article/details/131010250