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[C++知识库]C语言:数据在内存中的存储

上次跟大家分享了函数栈帧的创建和消除,这次就来探讨一下数据在内存中的存储。正题开始之前,我们回忆一下在C语言中有哪些数据类型呢?

整型:signed int????????unsigned int? ? ? ? signed long? ? ? ? unsigned?long? ? ? ? signed char? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?unsigned char? ? ? ? signed short? ? ? ? unsigned short? ? ? ??

浮点型:float? ? ? ? double

构造类型:数组类型????????结构体类型(struct)? ? ? ? 枚举类型(enum)? ? ? ? 联合类型(union)

指针类型:int*? ? ? ? char*? ? ? ? float*? ? ? ? void*

空类型:void? 通常应用于函数的返回类型、函数的参数、指针类型

整形在内存中的存储

我们都知道一个变量的创建是要在内存中开辟空间的。空间的大小是根据不同的类型决定的,那如果我们创建两个整形的变量a,b,在内存中到底是怎么分配这四个字节的空间的呢?

int a = 20;
int b = -10;

要想理解,我们得先来了解几个知识,原码、反码、补码:

计算机中的有符号数有三种表示方法,即源码、反码、补码。这三种方法都有符号位数值位两部分,通常最高位就是符号位。当最高位为1的时候就表示是负数,最高位为0的时候就表示为正数。原码就是我们数据的本身,比如a的源码就是:00000000 00000000 00000000 00010100。而b的源码则是:10000000 00000000 00000000 00001010。正数的源码、反码补码都是一样的,我们重点讲一下负数的反码和补码。

负数的反码:负数的反码就是将源码按位取反,就得到了反码

负数的补码:负数的补码就是先把源码按位取反,再把按位取反后得到的数字再加1就得到了补码

通过这两幅图我们可以很轻松的看出来,在内存中,我们创建的整形变量是以补码的形式存放。但是,细心的你应该发现了,这个顺序好像不太对呀,怎么是到这的呢。这就要说说我们下一个知识点了,大端存储和小端存储。

大端存储:是指数据的低位保存再内存的高地址中,而数据的高位,保存在内存的低地址中

小端存储:是指数据的低位保存在内存的低地址中,而数据的高位,保存在内存的高地址中。?

?

?浮点数在内存中的存储

根据国际标准IEEE754,任意一个二进制浮点数都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,浮点数为正数;当S = 1,浮点数为负数
  • M表示有效数字,大于等于1,小于等于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1.01x2^2。那么,按照上面的公式,可以得出S = 0,M = 1.01,E = 2。

IEEE754规定:对于32位浮点数(float),最高的1位是符号位S,接着的8位是指数位E,剩下的23位为有效数字位M

?对于64位浮点数(double),最高的1位是符号位S,接着的11位是指数位E,剩下的52位为有效数字位M。

?IEEE754还有一些规定:在前面我们讲了M是大于1小于2的,也就是说,M一定是1.XXXX的,所以我们在存放到内存中时就只存放M小数点后面的二进制数,等取出来的时候再把1加上去。而对于E的存储还要更复杂一点,32位浮点数在存放的时候需要先加127再存放到内存中,64位的浮点数则是需要先加上1023再存放到内存中。

从内存中取出浮点数?

从内存中取出浮点数得分为3种情况

  • E不为全0或不为全1

? ? ? ?这时浮点数就采用下面得规则表示,即指数E得计算值减去127(或1023),得到真实值,再? ? ? ? ?将有数数字M前加上第一位的1

  • E为全0

? ? ? ? 这时,浮点数的指数E等都1-127(或1-1023),有效数字M不再加上第一位的1,而是还为? ? ? ? ? ? 0.xxxxxx的小数,这样做是为了表示与0很接近的数字

  • E为全1

? ? ? ? 此时,如果有效数字M为全0,表示正负无穷大

这次分享就结束咯~~~

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加:2021-08-22 13:21:43  更:2021-08-22 13:22:00 
 
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