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C语言数据存储 C语言数据存储详解

ymz123_   2021-10-13 我要评论
想了解C语言数据存储详解的相关内容吗,ymz123_在本文为您仔细讲解C语言数据存储的相关知识和一些Code实例,欢迎阅读和指正,我们先划重点:C语言数据,C语言数据存储,下面大家一起来学习吧。

一、数据类型

char:字符数字类型。有无符号取决于编译器,大部分编译器有符号(signed char)

而short、int、long都是有符号的。

unsigned char c1=255;内存中存放二进制的补码:11111111 都是有效位,没有符号位

char c2=255;结果为-1

在这里插入图片描述

同理可推出short、int等

二、整型在内存中的存储

1.原码、反码、补码

原码:将二进制按照正负数的形式翻译成二进制

反码:将原码的符号位不变,其他位依次按位取反

补码:反码+1

**对于整型来说:数据存放在内存中的是补码。**使用补码,可以将符号位和数值域统一处理。

大小端介绍

1.大端字节序存储:是指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。

2.小段字节序存储:是指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。

例1:

#include<stdio.h>int main(){//输出什么?//有符号数整型提升:根据符号位提升高位//无符号数整型提升:高位补0char a = -1;     //11111111//11111111111111111111111111111111//11111111111111111111111111111110//10000000000000000000000000000001  原码signed char b = -1; //与a相同unsigned char c = -1; //11111111//00000000000000000000000011111111//00000000000000000000000011111111//00000000000000000000000011111111//%d 以有符号数进行打印printf("a=%d,b=%d,c=%d", a, b, c); //a=-1,b=-1;c=255return 0;}

例2:

在这里插入图片描述

以无符号数形式打印,无原码补码反码概念,该补码就是打印出的数字

例3:

在这里插入图片描述

例4:

int main(){char a[1000];int i;for (i = 0;i < 1000;i++){a[i] = -1 - i;}printf("%d", strlen(a)); //255return 0;}

当a[i]到第255个数字时停止,因为i到254时a[i]为0,即\0

在这里插入图片描述

三、浮点型在内存中的存储

1.举一个浮点数存储的例子:

在这里插入图片描述

2.浮点数存储规则:

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。

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。

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0255;如果E为11位,它的取值范围为02047。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)

下面,让我们回到一开始的问题:为什么 0x00000009 还原成浮点数,就成了 0.000000 ?

首先,将 0x00000009 拆分,s=0,E=00000000 ,最后23位的有效数字M=000 0000 0000 0000 0000 1001。

由于指数E全为0,所以符合上一节的第二种情况。因此,浮点数V就写成:

V=(-1)^0 × 0.00000000000000000001001×2(-126)=1.001×2(-146)

显然,V是一个很小的接近于0的正数,所以用十进制小数表示就是0.000000。

第二部分:9.0 -> 1001.0 ->(-1)01.00123 -> s=0, M=1.001,E=3+127=130

那么,第一位的符号位s=0,有效数字M等于001后面再加20个0,凑满23位,指数E等于3+127=130, 即10000010。

所以,写成二进制形式,应该是s+E+M,即0 10000010 001 0000 0000 0000 0000 0000

这个32位的二进制数,还原成十进制,正是 1091567616

总结

本篇文章就到这里了,希望能够给你带来帮助,也希望您能够多多关注的更多内容!


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