浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式分析

在面試的過(guò)程中一般面試官也很少問(wèn)關(guān)于浮點(diǎn)數(shù)的問(wèn)題，因?yàn)楦↑c(diǎn)數(shù)對(duì)于很多的處理器是不支持的，對(duì)于上層應(yīng)用的程序員而言，存儲(chǔ)類型的問(wèn)題都會(huì)考慮，但是對(duì)于嵌入式程序員掌握內(nèi)存的分配情況是必須的，只有這樣才能把握基本的操作，關(guān)于浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)，在C語(yǔ)言中存在兩種類型的浮點(diǎn)型，其中一種是單精度的浮點(diǎn)型 (float)、雙精度的浮點(diǎn)型(double)。浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)和一般的整形數(shù)據(jù)具有較大的差別，具體的差別就是浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)是一個(gè)近似值，并不是一個(gè)準(zhǔn)確的值，這也就是為什么在比較浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)的大小時(shí)不能采用直接等于的方式進(jìn)行比較，因?yàn)楦↑c(diǎn)型只是一個(gè)近似值，也就是一個(gè)值可能表示一個(gè)范圍區(qū)間，這樣的表達(dá)方式就使得對(duì)浮點(diǎn)型采用相等的判斷方法進(jìn)行判斷可能不合理，只有通過(guò)比較一個(gè)數(shù)是否在這個(gè)小的范圍內(nèi)，在這個(gè)小的范圍內(nèi)說(shuō)明這個(gè)數(shù)可以表述這個(gè)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)。因此在計(jì)算值比較兩個(gè)浮點(diǎn)數(shù)變量不能通過(guò)做差是否等于零來(lái)判斷。而只能通過(guò)如下的方式判斷：

這種實(shí)現(xiàn)方式是基本的比較方式，這種判讀方法剛好就是判斷變量是否處于一個(gè)范圍內(nèi)，這里的范圍是-0.000001

記得在網(wǎng)上關(guān)于浮點(diǎn)型的一道題目如下：

本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/201612/324503.htm

typedefuniontest
{
float a;
int i;
char c[4];
}Test;

int main()
{
Test t;
t.a = 5.0;
printf("%f",t.a)
printf("%d",t.i);
printf("%c,%c,%c,%c",t.c[3],t.c[2],t.c[1],t.c[0]);
return 0;
}

這個(gè)題剛開(kāi)始看的時(shí)候我并不知道其中有什么問(wèn)題，我認(rèn)為就是簡(jiǎn)單的數(shù)值強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，但是后面我發(fā)現(xiàn)并不是強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，這個(gè)題只有搞清楚了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式才能真正的清楚輸出的結(jié)果。

其實(shí)關(guān)于數(shù)據(jù)類型的存儲(chǔ)方式問(wèn)題的題目類型很多，其中比較常見(jiàn)的有：1、存儲(chǔ)空間大小問(wèn)題，即字節(jié)對(duì)齊問(wèn)題，這種問(wèn)題一般要求我們對(duì)基本類型了解其中的基本原理，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單。2、字符串的長(zhǎng)度問(wèn)題，這種問(wèn)題主要是通過(guò)sizeof，strlen這兩個(gè)不同的函數(shù)來(lái)比較。3、還有一類問(wèn)題就是采用 printf函數(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換問(wèn)題。這種轉(zhuǎn)化問(wèn)題是在printf的格式中體現(xiàn)出來(lái)的，是各種關(guān)于內(nèi)存分布最容易失誤的地方，為什么說(shuō)最容易失誤呢，因?yàn)椴煌膮?shù)就有可能產(chǎn)生不一樣的輸出結(jié)果，說(shuō)白了這種題很容易出錯(cuò)是因?yàn)槲覀兒苌僮⒁膺@些問(wèn)題。

上面的這個(gè)題返回值非常的特殊，為什么會(huì)特殊呢？我就通過(guò)浮點(diǎn)數(shù)的基本存儲(chǔ)方式來(lái)說(shuō)明。在32位系統(tǒng)中，float類型占有4個(gè)bytes，double則占有8個(gè)bytes。對(duì)于整形數(shù)據(jù)而言，我們很容易就知道數(shù)據(jù)是順序存儲(chǔ)的，雖然有大小端之分，但是基本的準(zhǔn)則我們認(rèn)為是按照順序存儲(chǔ)的。但是 float和double型卻是比較特殊的數(shù)據(jù)類型，因?yàn)檫@兩種數(shù)據(jù)類型并不是按照整形數(shù)據(jù)的順序存儲(chǔ)方式進(jìn)行存儲(chǔ)的，而是按照一定的標(biāo)志IEEE來(lái)實(shí)現(xiàn)的，都有各自的標(biāo)志編碼方式：

浮點(diǎn)型變量在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中占用4字節(jié)（Byte）,即32-bit。遵循IEEE-754格式標(biāo)準(zhǔn)。一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)由2部分組成：底數(shù)m和指數(shù)e。

±mantissa × 2^exponent

（注意，公式中的mantissa和exponent使用二進(jìn)制表示）

（具體可參看深入理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)）

底數(shù)部分　使用２進(jìn)制數(shù)來(lái)表示此浮點(diǎn)數(shù)的實(shí)際值。

指數(shù)部分　占用８-bit的二進(jìn)制數(shù)，可表示數(shù)值范圍為0－255。但是指數(shù)應(yīng)可正可負(fù)，所以IEEE規(guī)定，此處算出的次方（即是來(lái)自內(nèi)存存儲(chǔ)的內(nèi)容，存儲(chǔ)指數(shù)）須減去127才是真正的指數(shù)（實(shí)際的指數(shù)，如12.5轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制為：1100.100=1.100100*23, 3即為實(shí)際指數(shù)）。所以float的指數(shù)可從-126到128.

底數(shù)部分實(shí)際是占用24-bit的一個(gè)值，由于其最高位始終為1，所以最高位省去不存儲(chǔ)，在存儲(chǔ)中只有23-bit。到目前為止，底數(shù)部分23位加上指數(shù)部分8位使用31位。那么前面說(shuō)過(guò)，float是占用4個(gè)字節(jié)即32-bit,那么還有一位是干嘛用的呢？還有一位，其實(shí)就是4字節(jié)中的最高位，用來(lái)指示浮點(diǎn)數(shù)的正負(fù)，當(dāng)最高位是1時(shí)，為負(fù)數(shù)，最高位是0時(shí)，為正數(shù)。

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