目录

序言:

一.浮点数

二.二进制与十进制的转换

三.浮点数存储规则

 四.解释前面的题目:

 最后:


序言:

上期我们讲到了,整形大家族在内存中是怎么存储的。今天我们继续探讨浮点数家族,在内存中是怎么存储的。

一.浮点数

浮点数家族包括: float、double、long double 类型。

我们先来看一个浮点数存储的例子:

int main()
{
	int n = 9;  //整形存入 9 整形变量 n.
	float* pFloat = (float*)&n;   
	printf("n的值为:%d\n", n);  //整形访问 n
	printf("*pFloat的值为:%f\n", *pFloat);  //浮点型访问 n
	*pFloat = 9.0;  //将 浮点数9.0 存入 n 的内存空间 
	printf("num的值为:%d\n", n);   // 整形访问空间
	printf("*pFloat的值为:%f\n", *pFloat); //浮点型访问空间
	return 0;
}

android values 存放浮点型数据_有效数字

是不是大吃一惊,小编看了也是脑壳疼。这也说明了,浮点数在内存的的存储和整形数据还是又很大不同的。

二.二进制与十进制的转换

我们知道二进制,和十进制,是可以相互转换的,拿到一个二进制数,怎么转换成十进制呢?

我们主要利用每一位的权重来计算。

例如(整数):

android values 存放浮点型数据_有效数字_02

 那要是有一个二进制的小数怎么搞么?

例如(小数):

android values 存放浮点型数据_c语言_03

是不是觉得非常的巧妙,这发明二进制的人也太厉害了吧。

三.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。

就拿上面那个数据举例:10.75,二进制位1010.11。

首先正负是由(-1)^S,当S=0,就代表是正数,S=1,就代表是负数。

其次是二进制科学计数法,1010.11转换成科学计数法就是:1.01011  *  2^3,所以E=3;

最后M表示有效数据。M=1.01011

我们就将S=1 , M=1.01011 , E=3 稍加改变以后存入四个字节大小的内存。

但是三个数据S M E,到底在这四个字节种是如何分配的呢?

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。

android values 存放浮点型数据_数据_04

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。

android values 存放浮点型数据_c语言_05

 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0~255;如果E为11位,它的取值范围为0~2047。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:

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,由于规定整数部分必须为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。

0 00000000 11000000000000000000000;
  • 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);

0 11111111 00000000000000000000000;

趁热打铁:

float a=10.75f;
	//二进制
	//1010.11
	//1.01011 * 2^3
	//所以 S = 0,E = 3+127,M =1.01011
	//二进制存储方式:0 10000010 01011000000000000000000

验证:

android values 存放浮点型数据_有效数字_06

(关于小端存储:大小端存储详细讲解)

 四.解释前面的题目:

android values 存放浮点型数据_有效数字_07

 最后:

喷泉之所以漂亮是因为她有了压力;瀑布之所以壮观是因为她没有了退路;水之所以能穿石是因为永远在坚持。人生亦是如此。加油,诸君,山顶见!!