数据存储的细致介绍

本文介绍内容:

1:数据类型的详细介绍

2:整形的存储:原码,反码,补码

3:大小端字节序

4:浮点型的存储

一:数据类型的归类

1:整形家族(包括无符号)

char
int 
long
short
long long

字符在数据存储中存储的是ASCII码,ASCII码整数,所以在归类时,可以把char字符类型和整形归为一类

2:浮点型家族

double 
float

3:构造类型(自定义类型)

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

4:指针类型

char*
int*
float*
void*
.....

5:空类型

void指的是空类型,指无类型,通常用于返回值,函数参数,指针类型...

二:整形在数据类型中的存储

(三种表示方法均有符号位和数值位来表示)

原码:直接转化成二进制

反码:符号位不变,其他位置依次按位取反

补码:反码+1

而对于整形来说,数据存放的其实是存放的补码

存放补码的原因:1: 符号位可以带入计算

                             2: cpu只有加法器,补码原码相互转化,可以节省额外电路

三:大小端介绍

大端字节序存储:数据的低位保存在内存的高地址处

小端字节序存储: 数据的低位保存在内存的低地址处

(vs环境中为小端字节序存储)

在百度笔试题中曾经有过判断大小端字节序的题目,跟随乐言来看一下

百度 2015 年系统工程师笔试题:
请简述大端字节序和小端字节序的概念,设计一个小程序来判断当前机器的字节序。( 10 分)

首先我们判断数据是大端还是小端字节序存储我们要首先给出一个数

例如整形数据1:

1在x86的环境下的16进制存储的表示形式是   0x 00 00 00 01

那么按照大端低放高,小段低放低的规则,我们可以发现

                                                        (图1)

如图所示图1为小端字节序存储

                                                         (图2)

如图所示图2为大端字节序存储

因此我们可以知道,我们只需要从低位中提取出一个字节的数据就可以知道是否为大端小端

而char*则刚好可以提取处一个字节的数据

按照这样的逻辑我们很容易就能写出代码:

 四:浮点型在内存中的存储

 一个例子:

 我们不难发现,其中浮点数的存储规则和整形完全不一致。

因此,我们有必要了解浮点数的存储规则 

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。

因此,当我们想要存储浮点数时,存 s,m,  e,即可

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
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

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 8 位,它的取值范围为 0~255 ;如果 E 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 E 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:
E 不全为 0 或不全为 1
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 ,由于规定正数部分必须为 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 23 00000000000000000000000 ,则其二进
制表示形式为 :
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。
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 );
好了,关于浮点数的表示规则,就说到这里。

同时我们很多浮点数无法精确保存例如3.14

但是double类型的精度更高!!!

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