大小端字节序、浮点数的存储-编程知识

1、大小端

判断当前机器的字节序

浮点数的存储

浮点数存的过程

浮点数取的过程

1、大小端

先来看一段代码：

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

在调试过程中，在vs内存调试下，a中的0x11223344这个数字是按字节为单位，倒着存储的。

超过一个字节的数据在内存中存储的时候，就有存储顺序的问题，按照不同的存储顺序，我们分为大端字节序存储和小端字节序存储。

大端存储：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：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。

为什么会有大小端之分？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8bit位，参数在C语言中除了8bit的char之外，还有16bit的short类型，32bit的long类型（还要看具体的编译器）。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。

判断当前机器的字节序

#include <stdio.h>
int main()
{int n = 1;if (*(char*)&n == 1)printf(" 小端\n");elseprintf(" 大端\n");return 0;
}

要取出n的地址，强制转化成char*类型，然后解引用，才可以得到n的16进制存储方式

浮点数的存储

先来看一段代码

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

结果：

这个结果说明整数和浮点数在内存中的存储方式不同。

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:

$V = \left (-1 \right )^{S} * M *2 ^E{}$

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

对于64位的浮点数，最高的1位存储符号位S，接着的11位存储指数E，剩下的52位存储有效数字M

浮点数存的过程

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。

对于指数E，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，存入内存是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。