整数和浮点数在内存中的存储​(大小端详解)

目录

一、整数在内存中的存储

二、大小端字节序和字节序判断

2.1为什么有大小端?​

2.2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)-百度笔试题

方法一(char*强制类型转换):

方法二(联合体)

若想了解更多联合体的知识,请见拙作:

2.3unsign打印负数

2.4下列代码打印的结果

2.5下面代码的输出结果

三、浮点数在内存中的存储

3.1 浮点数存的过程​

IEEE 754 对有效数字M和指数E,还有一些特别规定。​

​至于指数E,情况就比较复杂​

3.2 浮点数取的过程​

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​

E全为0​

E全为1​


一、整数在内存中的存储

在讲解操作符的时候,我们就讲过了下面的内容:
整数的2进制表示方法有三种,即 原码、反码和补码​
三种表示方法均有符号位和数值位两部分,符号位都是用0表示“正”,用1表示“负”,而数值位最
高位的一位是被当做符号位,剩余的都是数值位。
正整数的原、反、补码都相同。

    
负整数的三种表示方法各不相同。如图:


原码:直接将数值按照正负数的形式翻译成二进制得到的就是原码。
反码:将原码的符号位不变,其他位依次按位取反就可以得到反码。
补码:反码+1就得到补码。​
对于整形来说:数据存放内存中其实存放的是补码


二、大小端字节序和字节序判断

大端(存储)模式:是指数据的低位字节内容保存在内存的高地址处,而数据的高位字节内容,保存在内存的低地址处。
小端(存储)模式:是指数据的低位字节内容保存在内存的低地址处,而数据的高位字节内容,保存在内存的高地址处。

根据此图判断此时机器为小端,因为44作为低字节内容(按顺序排在最后)应放在低地址处。

2.1为什么有大小端?​

这是因为在计算机系统中,我们是以字节为单位的,每个地址单元都对应着一个字节,一个字节为8 bit 位,但是在C语言中除了8 bit 的 char 之外,还有16 bit (2个字节)的 short 型,32 bit (4个字节)的 long 型(要看具体的编译器),另外,对于位数大于8位的处理器,例如16位或者32位的处理器,由于寄存器宽度大于一个字节,那么必然存在着一个如何将多个字节安排的问题。因此就导致了大端存储模式和小端存储模式。

2.2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)-百度笔试题

方法一(char*强制类型转换):

int check_sys()
{int i = 1;return (*(char*)&i);
}
int main()
{int ret = check_sys();if (ret == 1){printf("小端\n");}else{printf("大端\n");}return 0;
}
  • int i = 1; 定义了一个整数 i 并赋值为1。在内存中,整数通常占用4个字节(这取决于系统,但在这里我们假设为4字节)。如果系统是小端的,这四个字节的存储形式将是 01 00 00 00。如果是大端的,存储形式将是 00 00 00 01

  • return ((char)&i); 这行代码做了以下操作:

      1、&i: 获取 i 的地址。

      2、(char*)&i: 将 i 的地址转换为 char 指针。由于 char 是1字节的,我们可以通过 char 指针来        访问整数的每一个字节。

      3、(char)&i: 通过 char 指针解引用,获取整数的第一个字节。

  • 如果系统是小端的,那么整数的第一个字节将是 1(或者 01 in hex)。如果是大端的,那么整数的第一个字节将是 0(或者 00 in hex)。

  • 在 main() 函数中,根据 ret 的值(即整数的第一个字节)判断系统是大端还是小端,并打印相应的结果。

方法二(联合体)

若想了解更多联合体的知识,请见拙作:

返回1是小端,返回0是大端

如果系统是小端的,那么在内存中存储这个整数的最低字节(也就是字节 c)将会是1,因为最低字节存储在最低的内存地址处。而如果系统是大端的,那么最低有效字节将会是0。

int check_sys()
{union{int i;char c;}un;un.i = 1;return un.c;
}int main()
{int ret = check_sys();if (ret == 1){printf("小端\n");}else {printf("大端\n");}return 0;
}

2.3unsign打印负数

int main()
{char a = -128;//10000000000000000000000010000000//11111111111111111111111101111111//11111111111111111111111110000000//10000000 - a//打印时发生整型提升//11111111111111111111111110000000//sign char 的取值范围:-128~127//unsigned char的取值范围:0~255printf("%u\n", a);//4,294,967,168//%u是十进制的形式打印无符号的整数return 0;
}

char类型存储的顺序如下: 

 

2.4下列代码打印的结果

int main()
{char a[1000];int i;for (i = 0; i < 1000; i++){a[i] = -1 - i;}printf("%d", strlen(a));//255return 0;
}

  • char的范围:-128~127

  • a[1]~a[1000]的值规律如下:

    -1 -2 -3 ...... -128 127 126 125 ...... 5 4 3 2 1 0 -1 -2 ...... -128 127 126 ......5 4 3 2 1……

  • strlen求字符串长度找的是\0,\0的ASCII码值是0,其实找的就是0,所以到0就终止

  • 所以strlen计算的长度为:128+127 = 255

2.5下面代码的输出结果

int main()
{int a[4] = { 1, 2, 3, 4 };//小端环境int* ptr1 = (int*)(&a + 1);int* ptr2 = (int*)((int)a + 1);printf("%x" ,ptr1[-1]);printf("%x", *ptr2);return 0;
}

ptr1[-1]--> *(ptr1 - 1)-->*((&a+1) - 1)-->4 

三、浮点数在内存中的存储

举例来说:
十进制的5.0,写成二进制是 101.0 ,相当于 1.01×2^2 。​
那么,按照上面V的格式,可以得出S=0,M=1.01,E=2。​
十进制的-5.0,写成二进制是 -101.0 ,相当于 -1.01×2^2 。那么,S=1,M=1.01,E=2。​
IEEE 754规定:​
对于32位的浮点数,最高的1位存储符号位S,接着的8位存储指数E,剩下的23位存储有效数字M

int main()
{int n = 9;float* pFloat = (float*)&n;//int*printf("n的值为:%d\n", n);//9printf("*pFloat的值为:%f\n", *pFloat);//0.000000*pFloat = 9.0;printf("num的值为:%d\n", n);//1091567616printf("*pFloat的值为:%f\n", *pFloat);//9.000000return 0;
}
  • 创建了一个浮点数指针 pFloat 并将其指向 n 的内存地址。此时,pFloat 指向的内存中存储的是一个整数值 9。

  • 通过 pFloat 打印该值时,由于 pFloat 是一个浮点数指针,所以它会尝试将内存中的值解释为浮点数。在大多数系统上,整数 9 和浮点数 9.0 在内存中的表示是不同的。

  • 接下来,你通过 pFloat 将该内存位置的值设置为 9.0。这意味着你现在改变了原来存储整数 9 的内存,使其现在包含一个浮点数的表示。

  • 再次尝试打印整数 n 的值时,它会尝试将内存中的浮点数表示解释为一个整数。这就是为什么你得到了一个奇怪的数字 1091567616(这个数字是 9.0 的 IEEE 754 单精度表示形式解释为整数时的结果)。

  • 而当打印 *pFloat 的值时,它正确地显示为 9.0。

3.1 浮点数存的过程​

但是因为存储有可能会改变原先的值。
10:       5.5
2:        101.1
科学计数法:1.011 * 2^2
          (-1)^0 *1.011 *2^2
S = 0
E = 2
M = 1.011

int main()
{float f = 99.7f;printf("%f\n", f);////0 10000001 01100000000000000000000//0x40 B0 00 00//1.01100000000000000000000 *2^2return 0;
}

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。

3.2 浮点数取的过程​

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 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(中间值)=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:​
1 0 01111110 00000000000000000000000

(以下两种了解便可)

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。​
1 0 00000000 00100000000000000000000

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);​
1 0 11111111 00010000000000000000000

  

好了,关于浮点数的表示规则,就说到这里。

今天就先到这里了!!!

看到这里了还不给博主扣个:
⛳️ 点赞☀️收藏 ⭐️ 关注!

你们的点赞就是博主更新最大的动力!
有问题可以评论或者私信呢秒回哦。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/199162.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

迅为RK3588开发板定制Ubuntu和Debian系统-系统定制(无法联网)

在上一个小节中讲解了 ubuntu 和 debian 文件系统的定制&#xff0c;但那是在可以运行脚本正常构 建系统的前提下&#xff0c;而本小节则是针对部分特殊用户无法联网的情况。 在 source 目录下存放了已经构建完成的压缩包&#xff0c;如下图所示 然后使用以下命令将该压缩包解…

Hive SQL的各种join总结

说明 Hive join语法有6中连接 inner join&#xff08;内连接&#xff09;、left join&#xff08;左连接&#xff09;、right join&#xff08;右连接&#xff09;、full outer join&#xff08;全外连接&#xff09;、left semi join&#xff08;左半开连接&#xff09;、cr…

prime靶机打靶记录

靶机下载地址 https://download.vulnhub.com/prime/Prime_Series_Level-1.rar nmap搜索目标 使用nmap -sn 192.168.41.0/24找到目标靶机192.168.41.136 扫描端口&#xff0c;因为是靶机&#xff0c;所以速率直接调了10000 扫出来两个端口22和80&#xff0c;进行详细的扫描 没…

matlab cell转三维矩阵

问题描述 我有一个cell类型的wlf变量&#xff0c;16行4列&#xff0c;每个单元格都是[1000,1]的矩阵&#xff0c;如下图所示 业务含义&#xff1a;代表16个医院的4个业务指标的1000次模拟值&#xff08;蒙特卡洛模拟&#xff09; 我想要处理成[16,4,1000]的三维矩阵&#xff0…

分享116个图片JS特效,总有一款适合您

分享116个图片JS特效&#xff0c;总有一款适合您 116个图片JS特效下载链接&#xff1a;https://pan.baidu.com/s/1WvUvmG1adR2EJG97MiGj3A?pwd6666 提取码&#xff1a;6666 Python采集代码下载链接&#xff1a;采集代码.zip - 蓝奏云 学习知识费力气&#xff0c;收集整…

基于vue+node.js智慧校园学生办证系统

基于vuenode.js智慧校园学生办证系统 摘要&#xff1a;随着计算机技术和网络技术的飞快发展&#xff0c;它加速了国内信息化建设的进程&#xff0c;信息技术对管理改革产生了深远的影响。为了适应新时代的发展趋势&#xff0c;各行各业都高度重视信息化建设。在教育领域&#…

header二

第二题就是在referer添加SQL语句进行注入和上一题步骤一样 第三题 再用上面那个方法就行不通了&#xff0c;多加了一层过滤 1and updatexml(1,"1",1),1) -- 1 1and updatexml(1,concat("1",(select database())),1),1) -- 1 1and updatexml(1,concat("…

律所信息化建设成为趋势,Alpha系统助力律所数字化升级

近些年来&#xff0c;越来越多的律所借助数字化技术进行信息化建设&#xff0c;围绕“智慧律所”建设做了大量的努力。为尽快完成这一目标&#xff0c;经过深入研判&#xff0c;多数律所决定引进“Alpha法律智能操作系统”。该系统以其强大功能为律所智慧化建设注入催化剂。 据…

Python小案例:打印三角形

打印不同形状以及方向的三角形 分析 需要利用循环打印规则 代码部分 userint(input("请输入打印行数&#xff1a;"))# 打印正向直角三角形 def Triangls_01(user_input):for i in range(1,user_input):print("*"*i)# 打印倒向直角三角形 def Triangls_0…

训练lora小模型

训练lora小模型 一&#xff0c;安装部署本地训练环境1&#xff0c;下载源码2&#xff0c;下载模型 二&#xff0c;准备数据1&#xff0c;准备图片2&#xff0c;标注图片 三&#xff0c;修改配置1&#xff0c;修改文件名2&#xff0c;修改配置文件 &#xff0c;install.ps1 四&a…

如何压缩GIF图片?三个方法轻松解决!

GIF图片格式大&#xff0c;社交平台对其有限制&#xff0c;需用图片处理工具压缩。嗨格式压缩大师、PS、EZGIF三种工具可实现压缩。 GIF图片由于其图片格式&#xff0c;本身就会很大&#xff0c;但是微信QQ还有一些其他的社交平台对上传的表情包是有限制的&#xff0c;这个时候…

浅析预付费用户电能管理系统的设计与应用

贾丽丽 安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801 摘要&#xff1a;该设计解决了IC卡预付费电能表存在的问题&#xff0c;同时继承了先购电后用电的管理模式.电力部门的管理微机通过RS485网络对电能表进行管理&#xff0c;以防止用户窃电&#xff1b;选用射频卡作为用户卡以…

利用 EC2 和 S3 免费搭建私人网盘

网盘是一种在线存储服务&#xff0c;提供文件存储&#xff0c;访问&#xff0c;备份&#xff0c;贡献等功能&#xff0c;是我们日常中不可或缺的一种服务。 &#x1f4bb;创建实例 控制台搜索EC2 点击启动EC2 选择AMI 选择可免费试用的 g代表采用了Graviton2芯片。 配置存储 配…

物联网水表和4G水表的区别有哪些?

随着科技的发展&#xff0c;水表也不再是传统的机械表&#xff0c;而是经过数字化和智能化改造的物联网水表和4G水表。这两种水表具有很多的不同点。那么&#xff0c;物联网水表和4G水表的区别有哪些&#xff1f; 首先&#xff0c;物联网水表和4G水表的通信方式不同。物联网水表…

Zabbix监控接收SNMPTrap消息与SNMPTT结合

一.SNMP 协议 1.协议介绍 snmp 协议是日常使用的较多的一种协议&#xff0c;绝大多数网络设备/存储等都支持 snmp 协议&#xff0c;通过此协议可以实现设备状态的监控及管理。 2.主要组成 SNMP 协议包括以下三个部分: SNMP Agent&#xff1a;负责处理 snmp 请求&#xff0c…

LeetCode-二叉树OJ题

1.单值二叉树 965. 单值二叉树https://leetcode.cn/problems/univalued-binary-tree/ 先判断这棵树是否为空&#xff0c;如果是空树则是true。再判断左子树是否为空&#xff0c;并且左子树的值val和当前节点的val不相同&#xff0c;如果这左子树不为空且val不等于root的val则…

二百一十二、Flume——Flume实时采集Linux中的目录文件写入到HDFS中(亲测、附截图)

一、目的 在实现Flume实时采集Linux中的Hive日志写入到HDFS后&#xff0c;再做一个测试&#xff0c;用Flume实时采集Linux中的目录文件&#xff0c;即使用 Flume 监听Linux整个目录的文件&#xff0c;并上传至 HDFS中 二、前期准备 &#xff08;一&#xff09;安装好Hadoop、…

一张网页截图,AI帮你写前端代码,前端窃喜,终于不用干体力活了

简介 众所周知&#xff0c;作为一个前端开发来说&#xff0c;尤其是比较偏营销和页面频繁改版的项目&#xff0c;大部分的时间都在”套模板“&#xff0c;根本没有精力学习前端技术&#xff0c;那么这个项目可谓是让前端的小伙伴们看到了一丝丝的曙光。将屏幕截图转换为代码&a…

02_W5500网络初始化

目录 1.如何与W5500通信&#xff1f; 2.SPI数据帧&#xff1a; 3.W5500寄存器&#xff1a; 通用寄存器&#xff1a; Socket 寄存器区: 4.代码分析&#xff1a; 5.测试&#xff1a; 1.如何与W5500通信&#xff1f; 我们在W5500介绍中可以看到W5500支持SPI通信协议&#x…

RoPE旋转位置编码浅析

RoPE旋转位置编码浅析 本文介绍了旋转位置编码RoPE在大模型中的广泛应用,包括Llama、Mistral 7B、Baichuan、ChatGLM、Qwen、…等。由于计算资源限制,大模型通常在较小的上下文长度中进行训练,导致在推理超出预训练长度时性能显著下降。为了解决这个问题,涌现了许多基于Ro…