【C语言】整数和浮点数在内存中的存储

本文详细解释了数据在内存中的存储方式,包括32位系统中整数和浮点数(如int,char,float,double)的存储结构,以及IEEE754标准对浮点数的表示。讨论了浮点数存储精度问题,特别指出浮点数比较可能导致的意外结果。

数据在内存中的存储 

         首先,要知道数据在是以二进制的方式存储,并且存储的是补码。

1.整数在内存中的存储

        在32位操作系统中,

        int(signed int)类型占四个字节,表示范围为-2147483648~2147483647。

        unsigned int类型占四个字节,表示范围为0~4294967295。

        

        char(signed char)类型占一个字节,表示范围为-128~127。

        unsigned char类型占一个字节,表示范围为0~255。

       

        注意:

                char类型本质上存储的是ASCII码值,所以也归类到整数里。

2.浮点数在内存中的存储

        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:

        V   =  (−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,M是大于等于1,小于2的。

        2^E:表示指数位。

        那么我们只需要存储S,M,E的值就可以还原出浮点数的值。

        在C语言中, S,M,E的值是这样存放的:

                       

从它们的存储差异就可以看出,double类型(双精度浮点数)的精确度要大于float类型(单精度浮点数) 。

2.1浮点数存储存在的问题

        由于浮点数存在存储精度,所以他对于有些小数可以精确存储,而对于有些小数确不能精确存储。

        例如:

#include <stdio.h>


int main()
{
	float a = 97.1f;
	printf("%f", a);

	return 0;
}

可以看到97.1并非精确的存储在a中,如果之后的再出现类似这样的语句

if(a == 97.1)
{
    ;
}

很有可能出现问题,所以应该尽量避免浮点数和小数直接比较,其结果可能是难以预期的。

### C语言整数转换为浮点数的方法 在C语言中,可以通过显式类型转换或者隐式类型转换的方式将整数转换为浮点数。 #### 隐式类型转换 当整数参与涉及浮点数的表达式时,编译器会自动将其转换为相应的浮点数类型。例如,在执行加法操作 `unsigned int + float` 时,`unsigned int` 会被提升到 `float` 类型以便完成计算[^1]。 以下是利用隐式类型转换的一个简单例子: ```c #include <stdio.h> int main() { unsigned int a = 10; float b = 3.5; float result = a + b; // `a` 自动被转换成 `float` printf("Result (implicit conversion): %f\n", result); return 0; } ``` 在这个程序中,变量 `a` 是一个无符号整数,但在与浮点数 `b` 相加的过程中,它被隐式地转换成了 `float` 类型。 #### 显式类型转换 如果需要手动控制类型的转换过程,则可以使用强制类型转换 `(type)` 的语法来实现。这种方式更加直观,并能减少潜在错误的发生风险。 下面展示了一个通过显式方式把整数转为双精度浮点数的例子: ```c #include <stdio.h> int main() { int c = 20; double d; d = (double)c; // 将整数 c 强制转换为 double printf("Integer value: %d, Double value after cast: %.2lf\n", c, d); return 0; } ``` 这里展示了如何用括号内的目标数据类型名称前缀来进行显示转换[(double)](https://en.cppreference.com/w/c/language/type_cast)。注意这里的 `%lf` `%.2lf` 分别用于输入输出双精度浮点数,其中后者指定了保留两位小数的结果格式化打印[^3]。 另外值得注意的是,尽管进行了这样的转换,但由于计算机内部采用 IEEE 754 标准存储浮点数的原因,可能会存在一些舍入误差或不完全精确的情况发生[^4]。 ### 总结 无论是借助于上下文中其他操作数的数据类别触发自然升级路径还是主动运用特定语法规则改变数值表现形式,都可以有效地达成从整形至实数形态间的转变需求满足目的。
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