分享读C Primer Plus时遇到的一个问题(补档5月7日)
最近在学习C Primer Plus。书中第66页,3.8 关键概念 这一小节中有这一段话:
“计算机中的浮点数和整数在本质上不同,其存储方式和运算过程有很大区别。即使两个 32 位存储单元存储的位组合完全相同,但是一个解释为 float 类型,另一个解释为 long 类型,这两个相同的位组合表示的值也完全不同。例如,在 PC 中,假设一个位组合表示 float 类型的数 256.0,如果将其解释为 long 类型,得到的值是 113246208。C 语言允许编写混合数据类型的表达式,但是会进行自动类型转换,以便在实际运算时统一使用一种类型。“
我自己的理解是:有两个长度为32位的存储空间有同样的位组合,它们分别存储了 float 和 long 两种类型。但因为 float 和 long 在计算机中的存储方法和形式不同,导致了输出的值不同。
抛出问题:在验算中我得出的 long 类型的结果为 1132462080,和原文结果不同,较书上数字多了一位 0。
首先探讨 float 数据类型的存储形式。
浮点型变量在计算机内存中占用4个字节(4 Byte),即32-bit。这 32 位的存储空间为SEEE EEEE EMMM MMMM MMMM MMMM MMMM MMMM 的格式。
S部分:数符。表示浮点数的正负,1为负数,0为正数。
E部分:阶码。指数加上127后的值的二进制数。
M部分:尾数。规格化表示后底数去除整数位1的二进制数。
Single precision单精度浮点数和 float 浮点数存储形式相同
*规格化的步骤:
(1)将 float 转化为二进制形式。
(2)用科学计数法表示第一步得到的二进制数,得到的指数加127既是E部分的阶码。
(3)科学计数法的小数部分,即M部分的尾数。
最后可以得到浮点数256.0的存储形式:
0100(SEEE) 0011(EEEE) 1000(EMMM) 0000(MMMM)
0000(MMMM) 0000(MMMM) 0000(MMMM) 0000(MMMM)
32位的存储空间里包含了1个S,代表正负;8个E为指数。实质上就是这个浮点数其数值的数量级;23个M,即这个数本身由哪些数字组成。
实质上这个32位存储空间就是科学记数法的二进制”变种“,它包含了正负、数字和数量级,即表示了一个数。
#两点补充:(1)为什么要给指数加127才是阶码?答:浮点数的指数可正可负,指数E的存储空间是带符号的8位。所以根据IEEE标准,float 的指数取值范围为 -126 到 128,需要加上127来取消负数情况。(2)为什么尾数是规格化后底数去掉整数位 1 的二进制数?答:科学记数法后底数部分实际是占用24bit 的一个值,但是最高位始终为1。所以最高位省去不存储,在存储中占23bit。
关于 long 长整型数的存储格式,我并没有查到太多的相关资料,大多都是与 int、long long 相关等等。因该就是除了原码、反码、补码相关知识之后,直接首位表正负,其他二进制码就是它的数值。
所以把浮点数 256.0 的 32 位存储形式0100 0011 1000 0000 0000 0000 0000 0000转化为 long 得到 1132462080,而非书上的 113246208 。
这篇文章的本意是借此机会,来记录一下学习了数据类型存储形式和方法的知识成果。如果能有大神解决了我的问题,那更是再好不过!附上一条帮助我很多的博客的链接:https://www.cnblogs.com/chris-cp/p/4321793.html#undefined
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