内存中阶码、补码的存储

研究问题

  1. 阶码、补码天天乱搞一气,区分认识?
  2. 阶码、补码在内存中的存储形式?

要点:
  • 阶码知识储备:

对于大小为32-bit的浮点数(32-bit为单精度,64-bit浮点数为双精度,80-bit为扩展精度浮点数),
1、其第31 bit为符号位,为0则表示正数,反之为-数,其读数值用s表示;
2、第30~23 bit为幂数,其读数值用e表示; 8位

3、第22~0 bit共23 bit作为系数,视为二进制纯小数,假定该小数的十进制值为x;
十进制转浮点数的计算方法:则按照规定,十进制的值用浮点数表示为:
如果十进制为正,则s = 0,否则s =1;将十进制数表示成二进制,然后将小数点向左移动,直到这个数变为1.x的形式即尾数,移动的个数即位指数。为了保证指数为正,将移动的个数都加上127,由于尾数的整数位始终为1,故舍去不做记忆。

对3.141592654来说,
1、正数,s = 0;
2、3.141592654的二进制形式为正数部分计算方法是除以二取整,即得11,小数部分的计算方法是乘以二取其整数,得0.00100100 0011 1111 0110 1010 1000,那么它的二进制数表示为11.0010 0100 0011 11110110 1010 1;
3、将小数点向左移一位,那么它就变为1.1001 0010 0001 1111 1011 010101,所以指数为1+127=128,e = 128 = 1000 0000;
4、舍掉尾数的整数部分1,尾数写成0.1001 0010 0001 1111 1011 0101 01,x =921FB6
5、最后它的浮点是表示为0 1000 0000 1001 0010 0001 1111 1011 0101 =40490FDA
浮点数转十进制的计算方法:

则按照规定,浮点数的值用十进制表示为:
=(-1)^s * (1 + x) * 2^(e - 127) 11111111

对于49E48E68来说,
1、其第31 bit为0,即s = 0
2、第30~23 bit依次为100 1001 1,读成十进制就是147,即e = 147。
3、第22~0 bit依次为110 0100 1000 1110 01101000,也就是二进制的纯小数0.110 0100 1000 1110 01101000,其十进制形式为(0.110 0100 1000 1110 0110 1000 *2^23) / (2^23) = (0x49E48E68 & 0x007FFFFF) /(2^23) = (0x648E68) / (2^23) = 0.78559589385986328125,即x =0.78559589385986328125。

这样,该浮点数的十进制表示
= (-1)^s * (1 + x) * 2^(e - 127)
= (-1)^0 * (1+ 0.78559589385986328125)* 2^(147-127)
= 1872333

1 2 0.5 ,2^0,2^1,2^-1


截图展示区:
package com.java.accuracy;

public class DataTypeDemo {
    public  static void main(String[] args){
        byte a=3,b=4,c;
        int d=5;
        c=(byte)(a+b);
//      c=3+4;
//      b=d;//编译报错
        byte e=(byte) 130;

        /*
         * 130默认为int类型,在内存中占4个字节,每个字节占8位
         * 所以对应的二进制为:
         *      00000000  00000000  00000000  10000010
         * 正数:原码=反码=补码
         * 
         * 强制类型转换时,将进行截取操作:
         *      10000010(新补码)
         * 
         * 由类型转换后得到的新补码求出原码:
         * 补码       1(符号位)      0000010(数值位)
         * 反码       1           0000001     
         * 原码       1           1111110
         *  转换成二进制为-126
         */

        System.out.println(c);
        System.out.println(e);
    }
}

运行结果:
这里写图片描述

### 数据在内存中的存储方式 数据在内存中的存储涉及多种技术和方案,具体取决于数据类型的性质以及编程语言的设计。以下是关于数据如何主要存储内存中的详细说明: #### 整型数据的存储 整型数据通常以二进制补码形式存储内存中。不同的整型类型(如 `short`、`int` 和 `long`)占用的字节数量不同,这决定了它们能够表示的数值范围[^1]。 ```c #include <stdio.h> int main() { int num = -1; printf("%d\n", *(char*)&num); // 输出最低有效字节的内容 return 0; } ``` 上述代展示了通过指针访问整型变量的部分字节内容,揭示了整型数据的具体存储细节。 #### 浮点型数据的存储 浮点型数据遵循 IEEE 754 标准进行存储,分为单精度 (`float`) 和双精度 (`double`) 类型。这些数据由符号位、部分和尾数部分组成,允许表示非常大或非常小的数值[^4]。 ```python import struct def float_to_binary(f): packed = struct.pack('!f', f) # 将浮点数打包为字节序列 binary_str = ''.join(format(byte, '08b') for byte in packed) return binary_str print(float_to_binary(3.14)) # 转换并显示浮点数的二进制表示 ``` 此 Python 示例演示了如何将浮点数转换为其底层的二进制表示形式。 #### Java 中的数据存储 Java 的数据类型具有严格的定义,并依赖 JVM 来管理内存分配。无论是基本数据类型还是对象引用,都按照特定规则存放在堆栈或堆区中。由于 JVM 提供跨平台支持,相同的数据结构会在任何平台上保持一致的行为[^3]。 #### 长整型 (Long Integer) 存储 长整型可以是有符号或无符号的,分别对应于正负值的支持与否。例如 C/C++ 中的 `long int` 或者更高层次的语言如 Python 中动态扩展长度的大整数实现[^5]。 ```cpp unsigned long ulValue = 4294967295UL; // 使用无符号长整型的最大值作为例子 printf("Unsigned Long Value: %lu\n", ulValue); ``` 以上片段体现了无符号长整型的实际应用及其最大可能取值情况。 #### 错误实践警告 需要注意的是,试图以一种数据类型读写另一种类型所占有的内存区域可能导致未定义行为,比如用整型格式符打印浮点数就会引发截断等问题[^2]。 ---
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