資料在記憶體中的存盤
- 一、整型在記憶體中的存盤
- 1、位元組序
- （1）小端位元組序
- （2）大端位元組序
- （3）寫一個程式判斷是否為大端位元組序
- 2、原碼補碼反碼
- （1）補碼
- （2）補碼的意義
- 二、浮點型在記憶體中的存盤
- 1、浮點型
- 2、浮點數的比較
一、整型在記憶體中的存盤
（32位系統）
在VS2013中，使用除錯->視窗->記憶體，來觀察記憶體的具體情況，
讓我們通過記憶體視窗來看看整型在記憶體中的存盤，
定義一個整形變數int a= 10;，
注意：可以在地址欄中使用&來找到目標變數的記憶體情況，
a的地址：0x00EFF980
int型在記憶體中是以4個位元組為單位存盤的，記憶體中用16進制表示，可以看到a的值為0a（16進制），換算成十進制就是10，
1、位元組序
為什么會有大小端模式之分呢？
??? 這是因為在計算機系統中，我們是以位元組為單位的，每個地址單元都對應著一個位元組，一個位元組為8bit，但是在C語言中除了8bit的char之外，還有16bit的short型，32bit的long型（要看具體的編譯器），另外，對于位數大于8位的處理器，例如16位或者32位的處理器，由于暫存器寬度大于一個位元組，那么必然存在著一個如果將多個位元組安排的問題，因此就導致了大端存盤模式和小端存盤模式，
（1）小端位元組序
小端（存盤）模式：
資料的低位保存在記憶體的低地址中，而資料的高位，保存在記憶體的高地址中，
我們輸入一個十六進制數，來觀察一下在記憶體中的情況
int a = 0x11223344
可以看到高位11保存在記憶體的高地址中，低位44保存在記憶體的低地址，
（2）大端位元組序
大端（存盤）模式：
資料的低位保存在記憶體的高地址中，而資料的高位，保存在記憶體的低地址中，
int a = 0x11223344;
以上例子在大端位元組序中的存盤是這樣的：
在日常生活中，大部分的pc都是使用小端位元組序，
（3）寫一個程式判斷是否為大端位元組序
規定：回傳0不是，回傳1是，
#include <stdio.h>
int isBigEnd(int a) {
int* p = &a;
char* p2 = (char*)p;
if (*p2 == 0x11) {
return 1;
}
return 0;
}
int main()
{
int a = 0x11223344;
printf("%d\n", isBigEnd(a));
system("pause");
return 0;
}
2、原碼補碼反碼
計算機中的符號數有三種表示方法即原碼、補碼、反碼，正數的原、反、補碼都相同，
三種表示方法均有符號位和數值位兩部分，符號位都是用0表示“正”，用1表示“負”，而數值位三種表示方法各不相同，
原碼：直接將二進制按照正負數的形式翻譯成二進制就可以，
反碼：將原碼的符號位不變，其他位依次按位取反就可以得到了，
補碼：反碼+1就得到補碼，
（1）補碼
對于整形來說：資料存放記憶體中其實存放的是補碼，
-10在記憶體中的存盤：
在記憶體中我們可以看到在記憶體的存盤的值為 f6 ff ff ff ，
在上面已經為大家介紹了小端位元組序，因為我的計算機是小端位元組序，
所以它的值就為ff ff ff f6，
用二進制的方式表示：
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110
-10的原碼：
1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010
-10的反碼：
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0101
-10的補碼（反碼+1）：
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110
可以看到和上面ff ff ff f6轉換成二進制的結果相同，
（2）補碼的意義
為什么對于整形來說，資料存放記憶體中其實存放的是補碼呢？
???資料存放記憶體中其實存放的是補碼在計算機系統中，數值一律用補碼來表示和存盤，原因在于，使用補碼，可以將符號位和數值域統一處理；同時，加法和減法也可以統一處理（CPU只有加法器）此外，補碼與原碼相互轉換，其運算程序是相同的，不需要額外的硬體電路，
補碼存在的意義就是讓硬體實作簡單，
比如：把負數按補碼表示，可以統一±為+，
例子：
1-10=1+（-10）
二、浮點型在記憶體中的存盤
1、浮點型
根據國際標準IEEE（電氣和電子工程協會），任意一個二進制浮點數V可以表示成下面的形式：
(-1)^S * M * 2^E
(-1)^s表示符號位，當s=0，V為正數；當s=1，V為負數，
M表示有效數字，大于等于1，小于2，
2^E表示指數位，
舉例來說：
十進制的5.0，寫成二進制是101.0，相當于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，
十進制的-5.0，寫成二進制是-101.0，相當于-1.01×2^2， 那么，s=1，M=1.01，E=2，
IEEE 754規定：
對于32位的浮點數，最高的1位是符號位s，接著的8位是指數E，剩下的23位為有效數字M，
對于64位的浮點數，最高的1位是符號位S，接著的11位是指數E，剩下的52位為有效數字M，
M占用的位元位越多，資料精度越高，
E占用的位元位越多，資料范圍越大，
所以在實際開發中使用double較多，
2、浮點數的比較
使用這種方式來存盤的時候，會帶來一個很大的問題，保存的小數往往不是一個精確值，而只是一個近似值，
示例：
#include <stdio.h>
int main()
{
float a = 11.0;
float b = a / 3.0;
if (b * 3.0 == a) {
printf("相等!\n");
} else {
printf("不相等\n");
}
system("pause");
return 0;
}
實際上11.0/3.0*3.0肯定等于11.0，
但是我們看看運行結果：
所以，浮點數在記憶體中存盤的時候，很多時候是有誤差的，
正確的比較方法：
使用做差的方法，然后判斷差值是不是在允許誤差范圍內，如果在的話，就相等，
#include <stdio.h>
#define N 1e-4
int main()
{
float a = 11.0;
float b = a / 3.0;
if (b * 3.0 - a < N && b * 3.0 - a > -N) {
printf("相等, 此處不是嚴格相等, 而是允許誤差\n");
} else {
printf("不相等\n");
}
system("pause");
return 0;
}
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