数据在内存中的存储

2023-12-27 23:10:11
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1. 整数在内存中的存储
2. ??端字节序和字节序判断
3. 浮点数在内存中的存储
正?开始

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?的内容：
整数的2进制表??法有三种，即 原码、反码和补码
三种表??法均有符号位和数值位两部分，符号位都是?0表?“正”，?1表?“负”，?数值位最
?位的?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??法各不相同。
原码：直接将数值按照正负数的形式翻译成?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?律?补码来表?和存储。
原因在于，使?补码，可以将符号位和数值域统?处理；
同时，加法和减法也可以统?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. ??端字节序和字节序

当我们了解了整数在内存中存储后，我们调试看?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??端？?

其实超过?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?端字节序存储和?端字节序存储，下?是具体的概念：
?端（存储）模式：是指数据的低位字节内容保存在内存的?地址处，?数据的?位字节内容，保存
在内存的低地址处。
?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，?数据的?位字节内容，保存
在内存的?地址处。
上述概念需要记住，?便分辨??端。

?

2.2 为什么有??端? ?

为什么会有??端模式之分呢？?

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?

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?个字节，?个字节为8
bit 位，但是在C语?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?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?
于?个字节，那么必然存在着?个如何将多个字节安排的问题。因此就导致了?端存储模式和?端存
储模式。
例如：?个 16bit 的 short 型 x ，在内存中的地址为 0x0010 ， x 的值为 0x1122 ，那么
0x11 为?字节， 0x22 为低字节。对于?端模式，就将 0x11 放在低地址中，即 0x0010 中，
0x22 放在?地址中，即 0x0011 中。?端模式，刚好相反。我们常?的 X86 结构是?端模式，?
KEIL C51 则为?端模式。很多的ARM，DSP都为?端模式。有些ARM处理器还可以由硬件来选择是
?端模式还是?端模式。

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2.3 如何判断大小端？?

2.3.1 方法1

请简述?端字节序和?端字节序的概念，设计?个?程序来判断当前机器的字节序。（10分）-????????

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#include <stdio.h>
int check_sys()
{
    int a = 1;
    char* p = (char *) & a;
    return *p;
}
int main()
{
    int ret = check_sys();
    if (ret == 1)
    {
        printf("小端\n");
    }
    else
    {
        printf("大端\n");
    }
    return 0;
}

?2.3.1 方法2

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<bits/stdc++.h>
int check_sys()
{
	union
	{
		int i;
		char c;
	}un;
	un.i = 1;
	return un.c;
}
int main()
{
	int ret = check_sys();
	printf("%d", ret);
}

3. 浮点数在内存中的存储?

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常?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?的范围： float.h 中定义

3.1 举例

?

#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?的代码中， num 和 *pFloat 在内存中明明是同?个数，为什么浮点数和整数的解读结果会差别
这么?？
要理解这个结果，?定要搞懂浮点数在计算机内部的表??法。
根据国际标准IEEE（电?和电??程协会） 754，任意?个?进制浮点数V可以表?成下?的形式：
V ? = ?(?1) ?
S
M ? 2 E
? (?1) S 表?符号位，当S=0，V为正数；当S=1，V为负数
? M 表?有效数字，M是?于等于1，?于2的
? 2 E 表?指数位
举例来说：
?进制的5.0，写成?进制是 101.0 ，相当于 1.01×2^2 。
那么，按照上?V的格式，可以得出S=0，M=1.01，E=2。
?进制的-5.0，写成?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?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?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

?

?

3.2.1 浮点数存的过程?

IEEE 754 对有效数字M和指数E，还有?些特别规定。
前?说过， 1 ≤ M<2 ，也就是说，M可以写成 1.xxxxxx 的形式，其中 xxxxxx 表??数部分。
IEEE 754 规定，在计算机内部保存M时，默认这个数的第?位总是1，因此可以被舍去，只保存后?的
xxxxxx部分。?如保存1.01的时候，只保存01，等到读取的时候，再把第?位的1加上去。这样做的?
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?位的1舍去以后，等于可以保
存24位有效数字。

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?于指数E，情况就?较复杂
?先，E为?个?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?内存时E的真实值必须再加上
?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。?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

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?下?的规则表?，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?位的1。
?如：0.5 的?进制形式为0.1，由于规定正数部分必须为1，即将?数点右移1位，则为1.0*2^(-1)，其
阶码为-1+127(中间值)=126，表?为01111110，?尾数1.0去掉整数部分为0，补?0到23位
00000000000000000000000，则其?进制表?形式为:

?1 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?位的1，?是还
原为0.xxxxxx的?数。这样做是为了表?±0，以及接近于0的很?的数字。

?

1 0 00000000 00100000000000000000000?

E全为1??

这时，如果有效数字M全为0，表?±?穷?（正负取决于符号位s）； ?

1 0 11111111 00010000000000000000000 ?

好了，关于浮点数的表?规则，就说到这?。 ?

文章来源:https://blog.csdn.net/m0_67371175/article/details/135227407
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