1 數(shù)據(jù)類型

前面我們已經(jīng)知道了基本的內(nèi)置類型：

類型的意義：

1. 使用這個類型開辟內(nèi)存空間的大?。ù笮Q定了使用范圍）。

2. 如何看待內(nèi)存空間的視角。

1.1 類型的基本歸類

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]

char 的類型取決于編譯器,在VS編譯器中的char是signed char.

浮點數(shù)家族：

float

double

其中的float類型精度低，存儲范圍小。

而double類型精度高，存儲范圍大。

構造類型：

> 數(shù)組類型

> 結構體類型 struct

> 枚舉類型 enum

> 聯(lián)合類型 union

指針類型

int *pi;

char *pc;

float* pf;

void* pv;

空類型：

void 表示空類型（無類型）

通常應用于函數(shù)的返回類型、函數(shù)的參數(shù)、指針類型。

今天我要重點和大家分享的是整形家族和浮點數(shù)家族是如何在內(nèi)存中存儲的。

2 整形在內(nèi)存中的存儲

2.1 二進制的三種形式

原碼：直接用二進制表示。

反碼：原碼符號位不變，其他位按位取反。

補碼：反碼+1。

注意：

1 其中正數(shù)的原碼、反碼和補碼相同。負數(shù)的二進制變換規(guī)則如上。

2 補碼變?yōu)樵a有二種辦法：

方法1

方法2

那么整形到底是以哪種形式的二進制存儲在內(nèi)存中的呢？

實際是整形是以補碼的形式存儲在內(nèi)存中的。

在計算機系統(tǒng)中，數(shù)值一律用補碼來表示和存儲。原因在于，使用補碼，可以將符號位和數(shù)值域統(tǒng) 一處理；

同時，加法和減法也可以統(tǒng)一處理（CPU只有加法器）此外，補碼與原碼相互轉換，其運算過程 是相同的，不需要額外的硬件電路。

這什么是的啥啊?

其實剛剛學到這里，我也有點懵逼，為什么要用補碼存呢？下面我給大家舉例

1-1這的運算結果是怎么進行的呢

1的原碼（在32位平臺上）：00000000000000000000000000000001

-1的原碼（在32位平臺上）：10000000000000000000000000000001

-1的反碼（在32位平臺上）：111111111111111111111111111111111110

-1的補碼（在32位平臺上）：111111111111111111111111111111111111

因為CPU只有加法器，所以1-1---->1+（-1）

顯然無論是1的原碼還是反碼和-1的原碼或者補碼相加都得不到結果。

而補碼確可以100000000000000000000000000000000（這里33），而我們是32位平臺，所以最終結果為00000000000000000000000000000000（0,看到這里是不是覺的補碼很神奇。所以：整數(shù)在內(nèi)存中存的是補碼。

雖然我們明白內(nèi)存中存的是補碼，但我們還是不知道補碼在內(nèi)存中是怎么存的，下面我們就要說到大小端字。

2.2 大小端字的介紹

下面我們以整數(shù)1來理解

大端字節(jié)序存儲

就是把一個數(shù)據(jù)的高位字節(jié)序的內(nèi)容放在低地址處，低位字節(jié)序的內(nèi)容反在高地址處。

我們用16進制表示分布

小端字節(jié)序存儲

就是把一個數(shù)據(jù)的高位字節(jié)序的內(nèi)容放在高地址處，低位字節(jié)序的內(nèi)容反在低地址處。

下面是在vs中的存儲分布

大小端字節(jié)序的存儲是和硬件有關，有硬件是小端存儲，的有是大端存儲。

3 浮點數(shù)在內(nèi)存中的存儲

很多人多會想，整形是以補碼的形式存儲在內(nèi)存中，存儲方式于大小端有關，那么浮點型又是怎么存儲的呢？

從上面我們可能看出肯定不是和整形的存儲方式有關。

3.1 浮點數(shù)存儲規(guī)則

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。

那么1.0就可以寫成

(-1)^0*1.0*2^0（2^n次方是二進制的科學計算法的形式）

其中二點S = 0,M = 1.0,E = 0

那么9.5我們就可以寫成

（-1）^0*1.0011*2^3

而9.6呢？

我們發(fā)現(xiàn)我們始終都無法表示出0.6，只能不斷的接近這個數(shù)，所以浮點型在內(nèi)存中的存儲是一個精確值而不是一個準確值。

IEEE 754規(guī)定：

對于32位的浮點數(shù)，最高的1位是符號位s，接著的8位是指數(shù)E，剩下的23位為有效數(shù)字M。

對于64位的浮點數(shù)，最高的1位是符號位S，接著的11位是指數(shù)E，剩下的52位為有效數(shù)字M。

IEEE 754對有效數(shù)字M和指數(shù)E，還有一些特別規(guī)定。

前面說過， 1≤M<2 ，也就是說，M可以寫成 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部分。比如保存1.01的時 候，只保存01，等到讀取的時候，再把第一位的1加上去。這樣做的目的，是節(jié)省1位有效數(shù)字。以32位 浮點數(shù)為例，留給M只有23位， 將第一位的1舍去以后，等于可以保存24位有效數(shù)字。

至于指數(shù)E，情況就比較復雜。

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，這個中間數(shù) 是127；對于11位的E，這個中間 數(shù)是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 10001001。

指數(shù)E從內(nèi)存中取出還可以再分成三種情況：

E不全為0或不全為1

這時，浮點數(shù)就采用下面的規(guī)則表示，即指數(shù)E的計算值減去127（或1023），得到真實值，再將 有效數(shù)字M前加上第一位的1。 比如： 0.5（1/2）的二進制形式為0.1，由于規(guī)定正數(shù)部分必須為1，即將小數(shù)點右移1位，則為 1.0*2^(-1)，其階碼為-1+127=126，表示為 01111110，而尾數(shù)1.0去掉整數(shù)部分為0，補齊0到23位00000000000000000000000，則其二進制表示形式為:0 01111110 00000000000000000000000

E全為0

這時，浮點數(shù)的指數(shù)E等于1-127（或者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。

E全為1

這時，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）；

好了，浮點型的規(guī)則就介紹怎么多。

結束語

簡單總結一下，整形的存儲是通過補碼的形式存入（通過大小端的形式),浮點型存儲主要存的是一個符號位E的二進制位級M的精確位數(shù)。

到此這篇關于C++中整形與浮點型如何在內(nèi)存中的存儲詳解的文章就介紹到這了,更多相關C++整形與浮點型內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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