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🌵系列专栏：C语言从入门到入土

本期内容将会让大家具体认识一下整型（源码、反码、补码）、浮点型（IEEE 754标准）在内存中的存储，特别实用，一看就会😘，走过路过千万不要错过( •̀ ω •́ )✧

一起来看一下今天的内容吧o(〃＾▽＾〃)o

1. 数据类型的介绍

在前面的章节中我们基本认识到了各种数据类型，这里我们就稍微回忆以下吧

类型的意义：

1. 决定了访问内存空间的大小
2. 决定了看待内存空间的视角（例如：整型和字符数据类型）

1.1 类型的基本归类

整型家族：

char
    unsigned char
    signed char
short
    unsigned short [int]
    signed short [int]
int
    unsigned int
    signed int
long
    unsigned long [int]
    signed long [int]
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浮点型家族：

float
double
1
2

构造类型：

> 数组类型
> 结构体类型	struct
> 枚举类型	enum
> 联合类型	union
1
2
3
4

指针类型：

int *pi;
char *pc;
float *pf;
void *pv;（泛型指针）
1
2
3
4

空类型：

void 表示空类型 (无类型)
通常用于 函数的返回类型、函数的参数、指针类型

//作为函数的返回类型
void f1()//不接受任何返回值
{
    ;
}

//作为函数的参数
int f2(void)//参数为void时，传入参数会报错
{
    ;
}

//作为指针类型
void* f3(void* pv)//参数为 void* 时，可接收任意类型的参数
{
    ;
}
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2. 整型在内存中的存储

计算机中的整数有三种2进制表示方法，即源码、反码、补码。

三种表示方法均有符号位和数值位

• 符号位： " 0 " 表示 正，" 1 "表示 负

• 数值位：

  正数：

  原码、反码、补码相同

  负数：

  原码：直接将数值按二进制翻译

  反码：原码符号位不变，其它位按位取反

  补码：反码+1

我们可以在内存中的存储看到：

这里大家可能有个疑问，为什么j 和i在内存中会是这样？为什么i 和 j内部二进制会倒过来存储呢？？_{编译器坏了🤔？（bushi}

如果对此事好奇，就接着往下看吧。

2.1 什么是大小端？

大小端存储是计算机的一种存储方式，其主存储的方式也由计算机决定。

什么是大小端存储：

• 大端（存储）模式：指的是，数据的低 （二进制）位保存在高地址中，高位保存在低地址中；

• 小端（存储）模式：指的是，数据的低位保存在低地址中，高位保存在高地址中；

注意：

大小端存储只跟单个类型数据的存储方式有关，数组的存储依然是由低地址向高地址进行存储

3. 浮点数在内存中的存储

在认识浮点数在内存中的存储之前，我们先看一下下面的例子：

int main()
{
    int n = 9;
    float* pf = (float*)&n;
    printf("n的值为：%d\n", n);
    printf("pf的值为：%f\n", *pf);
    
    *pf = 9.0;
    printf("n的值为：%d\n", n);
    printf("pf的值为：%f\n", *pf);
    return 0;
}
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为什么输出结果会是这样？

想要了解其中的原因我们首先要知道浮点数在内存中的存储规则

3.1 浮点数在内存中的存储规则

浮点数存储根据国际标准 IEEE (电气工程师学会) 754 来进行存储，具体规则如下：

• (-1)^S * M * 2^E
• (-1)^S 代表 符号位，S=0为正数，S=1为负数
• M 表示有效数字，（1 ≤ M < 2）
• 2^E表示指数位

IEEE 754规定：

对于 float 类型来说：

对于 double 类型来说：

IEEE 754对 有效数字M 和 指数E 有一些特殊的规定：

有效数字M

前面说过，1 ≤ M < 2，也就是说，M可以写成 1.xxxxxx 的形式，将 小数点前省略，则其中xxxxxx 就是我们所要保存的数字

指数E

对于 float 类型（E 占 8 位）：E + 127 （取 0~255 中间数）

对于 double 类型（E 占 11 位）：E + 1023 (取 0~2047 中间数)

举个例子(oﾟvﾟ)ノ

十进制的 5.0 想要存进去

1. 小数点前 需要转换成 二进制 101 . 0
2. 根据科学计数法将其转换，1.01 x 2^(2)
3. 指数E 进行替换 E = 2+127 = 129 = 1000 0001(二进制)
4. 由上可得出 S = 0 E = 1000 0001 M = 1.01

0  10000001 01000000000000000000000
S     E           M

整理一下：
0100 0000 1010 0000 0000 0000 0000 0000
用十六进制表示：
4    0     a    0    0    0    0    0
整理一下：(大端存储)
40 a0 00 00
小端存储：
00 00 a0 40
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趁着手还热乎，赶紧再来看看吧(/≧▽≦)/

十进制 -2.25 在内存中如何存储？

1. 符号为负 S = 1
2. 小数点前正着写二进制，小数点后按照2^(-n) ，n = 4 _(1/4=0.25)，（倒着写二进制），所以二进制为 10.01
3. 用科学计数表示 1.001 x 2^(1)
4. 指数E进行替换 E = 1 + 127 = 128 = 1000 0000(二进制)
5. 由上可得 S = 1 E = 1000 0000 M = 1.001

1 10000000 00100000000000000000000
S    E             M

整理一下：
1100 0000 0001 0000 0000 0000 0000 0000
用十六进制表示：
c     0    1    0    0    0    0     0
整理一下：
c0 10 00 00
小端存储：
00 00 10 c0
1
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注意:（特殊情况）

当指数E为边界值时 0~255（0~1023）直接等于具体的真实值

E全为0：

• 直接等于0

E全为1：

• 直接等于具体值340282346638528859811704183484516925440.000000（2^255）

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好啦ヾ(≧▽≦*)o 本期的内容到这里就全部结束了，如果对你有帮助的话还不忘给一个大大的三连支持一下博主(oﾟvﾟ)ノ