第C++中整形與浮點(diǎn)型如何在內(nèi)存中的存儲(chǔ)詳解目錄1數(shù)據(jù)類型1.1類型的基本歸類2整形在內(nèi)存中的存儲(chǔ)2.1二進(jìn)制的三種形式2.2大小端字的介紹3浮點(diǎn)數(shù)在內(nèi)存中的存儲(chǔ)3.1浮點(diǎn)數(shù)存儲(chǔ)規(guī)則

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(gè)類型開辟內(nèi)存空間的大小（大小決定了使用范圍）。

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

unsignedchar

signedchar

short

unsignedshort[int]

signedshort[int]

int

unsignedint

signedint

long

unsignedlong[int]

signedlong[int]

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

浮點(diǎn)數(shù)家族：

float

double

其中的float類型精度低，存儲(chǔ)范圍小。

而double類型精度高，存儲(chǔ)范圍大。

構(gòu)造類型：

數(shù)組類型

結(jié)構(gòu)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(wú)類型）

通常應(yīng)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(diǎn)和大家分享的是整形家族和浮點(diǎn)數(shù)家族是如何在內(nèi)存中存儲(chǔ)的。

2整形在內(nèi)存中的存儲(chǔ)

2.1二進(jìn)制的三種形式

原碼：直接用二進(jìn)制表示。

反碼：原碼符號(hào)位不變，其他位按位取反。

補(bǔ)碼：反碼+1。

注意：

1其中正數(shù)的原碼、反碼和補(bǔ)碼相同。負(fù)數(shù)的二進(jìn)制變換規(guī)則如上。

2補(bǔ)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(jìn)制存儲(chǔ)在內(nèi)存中的呢？

實(shí)際是整形是以補(bǔ)碼的形式存儲(chǔ)在內(nèi)存中的。

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，數(shù)值一律用補(bǔ)碼來(lái)表示和存儲(chǔ)。原因在于，使用補(bǔ)碼，可以將符號(hào)位和數(shù)值域統(tǒng)一處理；

同時(shí)，加法和減法也可以統(tǒng)一處理（CPU只有加法器）此外，補(bǔ)碼與原碼相互轉(zhuǎn)換，其運(yùn)算過(guò)程是相同的，不需要額外的硬件電路。

這什么是的啥啊

其實(shí)剛剛學(xué)到這里，我也有點(diǎn)懵逼，為什么要用補(bǔ)碼存呢？下面我給大家舉例

1-1這的運(yùn)算結(jié)果是怎么進(jìn)行的呢

1的原碼（在32位平臺(tái)上）：00000000000000000000000000000001

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

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

-1的補(bǔ)碼（在32位平臺(tái)上）：111111111111111111111111111111111111

因?yàn)镃PU只有加法器，所以1-1----1+（-1）

顯然無(wú)論是1的原碼還是反碼和-1的原碼或者補(bǔ)碼相加都得不到結(jié)果。

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

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

2.2大小端字的介紹

下面我們以整數(shù)1來(lái)理解

大端字節(jié)序存儲(chǔ)

就是把一個(gè)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(jìn)制表示分布

小端字節(jié)序存儲(chǔ)

就是把一個(gè)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(chǔ)分布

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

3浮點(diǎn)數(shù)在內(nèi)存中的存儲(chǔ)

很多人多會(huì)想，整形是以補(bǔ)碼的形式存儲(chǔ)在內(nèi)存中，存儲(chǔ)方式于大小端有關(guān)，那么浮點(diǎn)型又是怎么存儲(chǔ)的呢？

從上面我們可能看出肯定不是和整形的存儲(chǔ)方式有關(guān)。

3.1浮點(diǎn)數(shù)存儲(chǔ)規(guī)則

根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEEE（電氣和電子工程協(xié)會(huì)）754，任意一個(gè)二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)V可以表示成下面的形式：

(-1)^S*M*2^E

(-1)^S表示符號(hào)位，當(dāng)S=0，V為正數(shù)；當(dāng)S=1，V為負(fù)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(jìn)制的科學(xué)計(jì)算法的形式）

其中二點(diǎn)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(wú)法表示出0.6，只能不斷的接近這個(gè)數(shù)，所以浮點(diǎn)型在內(nèi)存中的存儲(chǔ)是一個(gè)精確值而不是一個(gè)準(zhǔn)確值。

IEEE754規(guī)定：

對(duì)于32位的浮點(diǎn)數(shù)，最高的1位是符號(hào)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(duì)于64位的浮點(diǎn)數(shù)，最高的1位是符號(hào)位S，接著的11位是指數(shù)E，剩下的52位為有效數(shù)字M。

IEEE754對(duì)有效數(shù)字M和指數(shù)E，還有一些特別規(guī)定。

前面說(shuō)過(guò)，1M2，也就是說(shuō)，M可以寫成1.xxxxxx的形式，其中xxxxxx表示小數(shù)部分。IEEE754規(guī)定，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部保存M時(shí)，默認(rèn)這個(gè)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(shí)候，只保存01，等到讀取的時(shí)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(diǎn)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(fù)雜。

首先，E為一個(gè)無(wú)符號(hào)整數(shù)（unsignedint）

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(xué)計(jì)數(shù)法中的E是可以出現(xiàn)負(fù)數(shù)的，所以IEEE754規(guī)定，存入內(nèi)存時(shí)E的真實(shí)值必須再加上一個(gè)中間數(shù)，對(duì)于8位的E，這個(gè)中間數(shù)是127；對(duì)于11位的E，這個(gè)中間數(shù)是1023。比如，2^10的E是10，所以保存成32位浮點(diǎn)數(shù)時(shí)，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(shí)，浮點(diǎn)數(shù)就采用下面的規(guī)則表示，即指數(shù)E的計(jì)算值減去127（或1023），得到真實(shí)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(jìn)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(diǎn)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(bǔ)齊0到23位00000000000000000000000，則其二進(jìn)制表示形式為:00111111000000000000000000000000

E全為0

這時(shí)，浮點(diǎn)數(shù)的指數(shù)E等于1-127（或者1-1023）即為真實(shí)值，有效數(shù)字M不再加上第一位的1，而是還原為0.xx