【C数据存储详解】（2）——深度剖析 浮点型数据 在内存中的存取

大家好，欢迎来到IT知识分享网。

这篇文章详细讲解一下C语言中的浮点型数据是如何在内存中存储的！！！
一起来学习吧！！！

一.问题引出——整数和浮点数的存储方式不同

首先我们一起先来回顾一下常见的浮点数吧！
常见的浮点数，比如：

浮点数家族包括：

float、double、long double 类型。

我们知道任何类型的数据都有自己的取值范围：

然后我们一起来看一段代码，引出我们今天要讨论的问题：

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; } 

大家仔细看一看这张图，想一想，然后我们看看运行结果：

看到第一个和第四个就是如我们分析的一样，但是另外两个的结果，为什么是 0.00000 和 呢？

二.详解浮点型数据在内存中如何存储与取出

*num 和 pFloat 在内存中明明是同一个数，为什么浮点数和整数的解读结果会差别这么大？

这就是我们今天要重点讨论的问题：

要理解这个结果，一定要搞懂浮点数在计算机内部的表示方法：

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)^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，大于等于1，小于2。
2^E表示指数位。

再尝试一下负数：

好，学会如何表示了，那我们继续往下看：

1.如何存储

IEEE 754规定：

对于32位的浮点数（float,4个字节=32个比特位），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（double，8个字节=64个比特位），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：

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。

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。



注意存入时要转换为二进制

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

那好，了解了存储规则之后，我们就举个例子，我们就看看上面的5.5存到内存中是怎样的：
我们已经知道5.5写成上面的形式是这样：

我们就把5.5作为单精度浮点数存储，给大家演示一下：

最后是有效数字M：

按照规定，小数点前面的1我们要舍去，只保存后面的011，但是不够23位，怎么办？补0（double也一样）.

所以存入的应该是000000000000

那结果对不对呢？我们可以验证一下：

2.如何取出

我们已经知道浮点数再内存中怎么存了，现在我们来学习一下它是怎么从内存中取出来的：

首先对于符号位S，就不用多说了，只有一位，存进去是什么，取出来还是什么。

对于有效数字M，我们知道存进去的时候，我们把小数点前面的1舍去了，那我们取出来的时候，自然要把这个1补上了。

那就剩指数E了，指数E从内存中取出还可以再分成三种情况：
1.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前加上第一的1。

2.E全为0

3.E全为1

即此时指数很大，所以这时表示±无穷大（正负取决于符号位s）

3.例题讲解

现在我们已经知道浮点数再内存中如何存取了，那就可以解决最开始的那道题了！
我们再把代码拿过来：

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; 

现在我们就明白为什么出现这样的结果了

以上就是对浮点数再内存中存储的一个详细讲解，欢迎大家指正，我们一起进步！！！