前面的博客中我也介绍过整型的存储方式,那这篇我们就来介绍一下浮点型的存储方式。
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浮点型的存储规则
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:
(-1)^S * M * 2^E
(1)(-1)^S表示符号位,当S=0,V为正数;当S=1,V为负数。
(2)M表示有效数字,大于等于1,小于2。
(3)2^E表示指数位。
存入规则
IEEE 754
规定:
对于
32
位的浮点数,最高的
1
位是符号位S
,接着的
8
位是指数
E
,剩下的
23
位为有效数字
M
。
对于64
位的浮点数,最高的
1
位是符号位S
,接着的11
位是指数
E
,剩下的52
位为有效数字
M
。
IEEE 754
对有效数字
M
和指数
E
,还有一些特别规定。
M的范围为:
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。
至于指数
E
,情况就比较复杂。
首先,
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
。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
。
取出规则
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),得到真实值,再将 有效数字M前加上第一位的1。
比如:
0.5(1/2)的二进制形式为0.1,由于规定正数部分必须为1,即将小数点右移1位,则为
1.0*2^(-1),其阶码为-1+127=126,表示为
01111110,而尾数1.0去掉整数部分为0,补齐0到23位00000000000000000000000,则其二进制表示形式为: 0 01111110 00000000000000000000000
(S) (E) (M)
E
全为
0
这时,浮点数的指数E等于1-127(或者1-1023)即为真实值,有效数字M不再加上第一位的1,而是还原为0.xxxxxx的小数。这样做是为了表示±0,以及接近于 0的很小的数字。
E
全为1
这时,如果有效数字M全为0,表示±无穷大(正负取决于符号位s)
例子
当在编译器中的内存窗口查看时,内存窗口的第一行就是a的地址也就是5.5在内存中的形式,
结语
这一篇文字会比较多,只要认真看、认真思考是可以理解的,学这些知识也是在完善自己,所以尽管用到的地方不多,但是还是要了解一下。
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