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本篇內(nèi)容介紹了“C語言浮點型數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存儲方式是什么”的有關(guān)知識,在實際案例的操作過程中,不少人都會遇到這樣的困境,接下來就讓小編帶領(lǐng)大家學習一下如何處理這些情況吧!希望大家仔細閱讀,能夠?qū)W有所成!
咱們先上一盤開胃菜,試試看叭
#include<stdio.h> int main() { int n = 9; float* pFloat = (float*)&n; printf("n的值為:%d\n", n); printf("*pFloat的值為:%f\n", *pFloat); *pFloat = 9.0; printf("num的值為:%d\n", n); printf("*pFloat的值為:%f\n", *pFloat); return 0; }
路飛:請問打印出來都是什么結(jié)果呢?貝吉塔:簡單,喏
路飛:哈哈~雖然很符合直觀想法,但是錯啦錯啦,喏
貝吉塔:蛤??!這么奇怪的結(jié)果
既然上述結(jié)果跟我們所理解的整型數(shù)據(jù)存儲方式的結(jié)果不同,這就說明浮點型數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存儲方式是不一樣滴~
詳細解讀:
根據(jù)國際標準IEEE(電氣和電子工程協(xié)會)754,任意一個二進制浮點數(shù)V
可以表示成下面的形式:
(-1)^S * M * 2^E
(-1)^S
表示符號位。當S=0,V為正數(shù);當S=1,V為負數(shù)
M
表示有效數(shù)字,大于等于1,小于2
2^E
表示指數(shù)位
舉例來說:
十進制的5.5
,寫成二進制是101.1
,相當于(1)^0 * 1.011 * 2^2
,此時
aiphabet | Value |
---|---|
S | 0 |
M | 1.011 |
E | 2 |
此時會有鐵汁有疑問,為什么5.5
的二進制是101.1
??不應該是101.101
嗎?
我們看看下圖,假如是101.101
,那么轉(zhuǎn)換成十進制就是5.625
,因為二進制每一位的權(quán)重都不同,不能想當然
假如說給的十進制是5.3
,那么這個0.3
是不能精確表示的,所以說浮點數(shù)容易丟失精度
對于32
位的浮點數(shù)(float
),最高的1
位是符號位S
,接著的8
位是指數(shù)E
,剩下的23
位是有效數(shù)字M
對于64
位的浮點數(shù)(double
),最高的1
位是符號位S
,接著的11
位是指數(shù)E
,剩下的52
位是有效數(shù)字M
前面說過,1≤M<2
,也就是說,M
可以攜程1.xxxxxx
的形式。其中xxxxxx
表示小數(shù)部分
IEEE 754規(guī)定,在計算機內(nèi)部保存M時,默認這個數(shù)的第一位總是1
,因此可以被舍去,只保存后面的xxxxxx
。比如保存1.01
時,只保存01
,等到讀取的時候再放回去,這樣做的目的是節(jié)省空間
首先,E為一個無符號整數(shù)(unsigned int),這意味著,如果E為8位,它的取值范圍為0-255;如果E為11位,它的取值范圍為0-2047。
但是我們知道,科學計數(shù)法中的E是可以出現(xiàn)負數(shù)的,所以IEEE 754規(guī)定,存入內(nèi)存時E的真實值必須再加上一個中間數(shù)
對于8位的E,中間數(shù)取127;對于11位的E,中間數(shù)取1023。
比如2^10的E是10,所以保存成32位浮點數(shù)時,必須保存成10+127=137,即為10001001
int main() { float f = 5.5f; //(-1)^0 * 1.011 * 2^2 //S = 0 //M = 1.011 //E = 2 //這樣存: 0 10000001 01100000000000000000000 //也就是: 0100 0000 1011 0000 0000 0000 0000 0000 //十六進制表示: 40 b0 00 00 return 0; }
5.5
按float
存儲,如圖所示
轉(zhuǎn)換成十六進制就是40 b0 00 00
,咱們調(diào)試看看叭~因為VS是小端字節(jié)序存儲,所以地址由低到高看到的是00 00 b0 40
S
和M
的取出很簡單,原樣返回,但是E
我就得仔細談談了
E不全為0或不全為1:
這時,把E
減去之前加上去的127
(或1023
),得到真實值,再講有效數(shù)字M前加上第一位的1
,這種情況最簡單,逆著來就是了
E為全0:
這時真實的E為-127
(或-1023
),太小了,所以規(guī)定浮點數(shù)的指數(shù)E
等于1-127
(或1-1023
)即為真實值,有效數(shù)字M
不再加上第一位的1
,而是還原為0.xxxxxx
的小數(shù)。這樣做是為了表示±0
,以及接近于0
的很小的數(shù)字(這是規(guī)定,大家不要糾結(jié))
E為全1:
這時真實的E
為128
,太大了,如果有效數(shù)字M
全為0
,表示±無窮大
(正負取決于符號位S
)
我們回到最開始的代碼,看看能不能解決啦
#include<stdio.h> int main() { int n = 9; float* pFloat = (float*)&n; printf("n的值為:%d\n", n); printf("*pFloat的值為:%f\n", *pFloat); *pFloat = 9.0; printf("num的值為:%d\n", n); printf("*pFloat的值為:%f\n", *pFloat); return 0; }
答案:
先分析前兩個輸出:
首先,9
是int
類型的,存儲按整型存儲規(guī)則,就是在內(nèi)存中都是以補碼形式存放的,而正數(shù)的原碼、反碼、補碼都一樣
int | 9 |
---|---|
原碼 | 00000000000000000000000000001001 |
反碼 | 00000000000000000000000000001001 |
補碼 | 00000000000000000000000000001001 |
2.第一個輸出是以%d
(十進制整型)輸出,所以輸出結(jié)果確實是9
3. 第二個輸出,pFloat
指針認為數(shù)據(jù)是以單精度浮點數(shù)類型存儲的,所以解應用的時候也是這么做的。此時pFloat
發(fā)現(xiàn)E
全為0
,按照上述規(guī)則,9
取出來就變成0.000000000000000000001001 * 2^-126
,即使不管后面的指數(shù)!有效數(shù)字都已經(jīng)非常小了!所以打印出來小數(shù)點后6
位看到的是0.000000
然后,分析后兩個輸出:
首先,9.0
是float
類型的,存儲按浮點數(shù)存儲規(guī)則,即為(-1)^0 * 1.001 * 2^3
float | 9.0 |
---|---|
S | 0 |
M | 1.001 |
E | 3 |
存到內(nèi)存里就是:
于是第三個輸出,%d
把它當整型輸出,那么在整型眼里,直接把這32
位直接轉(zhuǎn)成十進制輸出了,就造成了輸出結(jié)果為1091567616
而第四個輸出就是按float
類型輸出的,所以結(jié)果就是9.000000
“C語言浮點型數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存儲方式是什么”的內(nèi)容就介紹到這里了,感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關(guān)的知識可以關(guān)注億速云網(wǎng)站,小編將為大家輸出更多高質(zhì)量的實用文章!
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