C语言中整型和浮点型在内存中的存储方式

1.整型在内存中的存储

整数的二进制表示方法有三种：原码，反码，补码

正整数的原，反，补码都是相同的
负整数的三种表示方法各不相同

比如拿-1举例（在32位机器上）：

int a=-1;
//10000000 00000000 00000000 00000001//原码
//11111111 11111111 11111111 11111110//反码
//11111111 11111111 11111111 11111111//补码

对于整型来说，数据存放在内存中其实存放的是补码

2.大小端的判断

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a=0x11223344;
	
	return 0;
}

我们可以看见a在内存中是倒着存储的，这是为什么呢？其实这就是小端存储

2.1 什么是大小端存储？

• 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，保存在内容的高地址处

用代码实现判断一个机器是大端存储还是小端存储：

3.浮点型在内存中的存储

首先我们先来看一段代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int n = 9;
	float* pFloat = (float*)&n;
	printf("n的值为：%d\n", n);
	printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat);
	*pFloat = 9.0;
	printf("num的值为：%d\n", n);
	printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat);
	return 0;
}

大家能否知道输出的结果是什么？
相信大多数人都会认为输出9 9.0 9 9.0
其实真正输出的是：

是不是觉得大吃一惊，其实如果我们要理解这个结果，就需要搞清楚浮点数在计算机内部的表示方法。

举例来说：
十进制5.0，写成二进制是101.0，相当于1.01*2^2
那么我们可以得出S=0,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S，接着的8位存储指数E，剩下的23位存储有效数字M
• 对于64位的浮点数，最高1位存储符号S，接着的11位存储指数E，剩下的52位存储有效数字M
  
  
  对于指数E，情况就比较复杂：
  首先，E是一个无符号整数
  意味着，如果E是8位，它的取值范围0 ~ 255；如果E为11位，它的取值范围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.

指数E从内存中取出还可以分为三种情况：

• 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），就得到真实值，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，所以将小数点右移1位，则位1.0*2^(-1)，则S=0,M=1.0,E=-1+127=126.其二进制表示形式

//0 01111110 00000000000000000000000

• E全为0
  表示±0，很接近于0的很小的数字.这是浮点数的指数E等于1-127（或1-1023）即为真实值。
• E全为1
  表示±无穷大

3.1题目解析

好了，了解了浮点数在内存中的存储规则，下面我们来解析下我们刚刚那道代码题：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int n = 9;
	//00000000 00000000 00000000 00001001
	float* pFloat = (float*)&n;
	//&n原本是int*类型的，现在强制类型转换成float*
	//0 00000000 00000000000000000001001
	//S=0,E=0,M=00000000000000000001001
	//(-1)^0*00000000000000000001001*2^(-126)  这是一个很小很小的数，又由于浮点数(float)只有6位小数部分，所以最后结果0.000000
	printf("n的值为：%d\n", n);//9
	printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat);//0.000000
	*pFloat = 9.0;
	//9.0   1001.0==(-1)^0*1.001*2^3
	//S=0,E=3+127=130,M=1.001
	//0 10000010 00100000000000000000000
	printf("num的值为：%d\n", n);//0 10000010 00100000000000000000000这个转化成十进制将是非常大是数字 1091567616
	printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat);//9.0
	return 0;
}