C语言-double和float在内存中的存储方式

港控/mmm° 2024-05-24 01:58 4阅读 0赞

> 本文主要介绍double和float数据类型在C语言中的存储方式

#### 文章目录 ####

*  double和float存储方式介绍
 *  如何存储？

## double和float存储方式介绍 ##

从存储结构和算法上来讲，double和float是一样的，不一样的地方仅仅是float是32位的，double是64位的，所以double能存储更高的精度。

任何数据在内存中都是以二进制（0或1）顺序存储的，每一个1或0被称为1位，而在x86CPU上一个字节是8位。

比如一个16位（2 字节）的short int型变量的值是1000，那么它的二进制表达就是：00000011 11101000。

由于Intel CPU的架构原因，它是按字节倒序存储的，那么就因该是这样：11101000 00000011，这就是定点数1000在内存中的结构。

下面是具体的规格：  
float在内存中的存储方式：  
float在内存中占4个字节(32bit)，32bit=符号位(1bit)+指数位(8bit)+底数位(23bit)

![在这里插入图片描述][9ec564dfccfc497c93c6393a6cf4e4a0.png]

double在内存中的存储方式：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>类型</th> 
   <th>符号位</th> 
   <th>阶码</th> 
   <th>尾数</th> 
   <th>长度</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>float</td> 
   <td>1</td> 
   <td>8</td> 
   <td>23</td> 
   <td>32</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>double</td> 
   <td>1</td> 
   <td>11</td> 
   <td>52</td> 
   <td>64</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 如何存储？ ##

目前C/C++编译器标准都遵照IEEE制定的浮点数表示法来进行float，double运算。

这种结构是一种科学计数法，用符号、指数和 尾数来表示，底数定为2——即把一个浮点数表示为尾数乘以2的指数次方再添上符号。

无论是单精度还是双精度在存储中都分为三个部分：

1.  **符号位(Sign)** ：0代表正，1代表为负
2.  **指数位（Exponent）**：用于存储科学计数法中的`指数数据`，并且采用`移位存储`。可能叫`阶码`更准确一些，计算机原理学完就忘了。127和1023是为了考虑指数位的正负。
3.  **尾数部分（Mantissa）**：尾数部分

首先来看float类型（以2.25为例）

*  步骤一：符号位（占1个bit位）的数值

很容易看出此数为正数，因此符号位为0。

*  步骤二：指数位（占8个bit位）的数值
    
     *  第一步：先将十进制的2.25转换成二进制0010.01;
     *  第二步：将10.01用二进制的科学计数法表示为1.001;
     *  第三步：将第二步所得数值写成指数形式1.001\*(2^1);
     *  第四步：将指数数值1+127=128，将128转化成二进制形式（1000 0000）写到指数部位。
 *  步骤三：尾数部分（占23个bit位）的数值
 *  将步骤二第二步中所得的数1.001，小数点后的三位数001写到指数部位，剩下的位用0补齐即可。

所以单精度浮点数2.25在内存中的表示方式为：

`0 1000 0000 00100000000000000000000`

--------------------

再来看double类型（还是以2.25为例）

*  步骤一：符号位（占1个bit位）的数值

很容易看出此数为正数，因此符号位为0。

*  步骤二：指数位（占11个bit位）的数值
    
     *  第一步：先将十进制的2.25转换成二进制0010.01;
     *  第二步：将10.01用二进制的科学计数法表示为1.001;
     *  第三步：将第二步所得数值写成指数形式1.001\*(2^);
     *  第四步：将指数数值1+1023=1024，将124转化成二进制形式（100 0000 0000）写到指数部位。
 *  步骤三：尾数部分（占52个bit位）的数值
 *  将步骤二第二步中所得的数1.001，小数点后的三位数001写到指数部位，剩下的位用0补齐即可。

所以双精度浮点数2.25在内存中的表示方式为：  
`0 100 0000 0000 0010000000000000000000000000000000000000000000000000`

>  *  [参考链接][Link 1]

[9ec564dfccfc497c93c6393a6cf4e4a0.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/05/24/143bddc284d94b40a6a3fb75ea55a393.png
[Link 1]: https://blog.csdn.net/salmonwilliam/article/details/114369825