浮點型變量在計算機(jī)內(nèi)存中占用4字節(jié)(Byte),即32-bit许蓖。遵循IEEE-754格式標(biāo)準(zhǔn)令杈。
一個浮點數(shù)由2部分組成:底數(shù)m 和 指數(shù)e叔汁。
±m(xù)antissa × 2exponent
(注意孙援,公式中的mantissa 和 exponent使用二進(jìn)制表示)
底數(shù)部分 使用2進(jìn)制數(shù)來表示此浮點數(shù)的實際值。
指數(shù)部分 占用8-bit的二進(jìn)制數(shù)熊镣,可表示數(shù)值范圍為0-255卑雁。 但是指數(shù)應(yīng)可正可負(fù)绪囱,所以IEEE規(guī)定测蹲,此處算出的次方須減去127才是真正的指數(shù)。所以float的指數(shù)可從 -126到128.
底數(shù)部分實際是占用24-bit的一個值毕箍,由于其最高位是e位 弛房,所以最高位省去不存儲道盏,在存儲中只有23-bit而柑。
到目前為止文捶, 底數(shù)部分 23位 加上指數(shù)部分 8位 使用了31位。那么前面說過媒咳,float是占用4個字節(jié)即32-bit,那么還有一位是干嘛用的呢粹排? 還有一位,其實就是4字節(jié)中的最高位涩澡,用來指示浮點數(shù)的正負(fù)顽耳,當(dāng)最高位是1時,為負(fù)數(shù)妙同,最高位是0時射富,為正數(shù)。
浮點數(shù)據(jù)就是按下表的格式存儲在4個字節(jié)中:
Address+0 Address+1 Address+2 Address+3
Contents SEEE EEEE EMMM MMMM MMMM MMMM MMMM MMMM S: 表示浮點數(shù)正負(fù)粥帚,1為負(fù)數(shù)胰耗,0為正數(shù)
E: 指數(shù)加上127后的值的二進(jìn)制數(shù)
M: 24-bit的底數(shù)(只存儲23-bit)
主意:這里有個特例,浮點數(shù) 為0時芒涡,指數(shù)和底數(shù)都為0柴灯,但此前的公式不成立。因為2的0次方為1费尽,所以赠群,0是個特例。當(dāng)然旱幼,這個特例也不用人為去解決查描,編譯器會自動去識別。
通過上面的格式速警,我們下面舉例看下4.5在計算機(jī)中存儲的具體數(shù)據(jù):
Address+0 Address+1 Address+2 Address+3
Contents 0x40 0x90 0x00 0x00 接下來我們驗證下上面的數(shù)據(jù)表示的到底是不是4.5叹誉,從而也看下它的轉(zhuǎn)換過程。
由于浮點數(shù)不是以直接格式存儲闷旧,他有幾部分組成长豁,所以要轉(zhuǎn)換浮點數(shù),首先要把各部分的值分離出來忙灼。
Address+0 Address+1 Address+2 Address+3
格式 SEEEEEEE EMMMMMMM MMMMMMMM MMMMMMMM
二進(jìn)制 01000000 10010000 00000000 00000000
16進(jìn)制 40 90 00 00
可見:
S: 為0匠襟,是個正數(shù)。
E:為 10000001 轉(zhuǎn)為10進(jìn)制為129该园,129-127=2酸舍,即實際指數(shù)部分為2。
M:為 00100000000000000000000里初。 這里啃勉,在底數(shù)左邊省略存儲了一個1,使用 實際底數(shù)表示為 1.00100000000000000000000
到此双妨,我們吧三個部分的值都拎出來了淮阐,現(xiàn)在叮阅,我們通過指數(shù)部分E的值來調(diào)整底數(shù)部分M的值。調(diào)整方法為:如果指數(shù)E為負(fù)數(shù)泣特,底數(shù)的小數(shù)點向左移浩姥,如果指數(shù)E為正數(shù),底數(shù)的小數(shù)點向右移状您。小數(shù)點移動的位數(shù)由指數(shù)E的絕對值決定勒叠。
這里,E為正2膏孟,使用向右移2為即得:
100.100000000000000000000
至次眯分,這個結(jié)果就是4.5的二進(jìn)制浮點數(shù),將他換算成10進(jìn)制數(shù)就看到4.5了柒桑,如何轉(zhuǎn)換颗搂,看下面:
小數(shù)點左邊的100 表示為 (1 × 22) + (0 × 21) + (0 × 20), 其結(jié)果為 4。
小數(shù)點右邊的 .100… 表示為 (1 × 2-1) + (0 × 2-2) + (0 × 2-3) + ... 幕垦,其結(jié)果為.5 丢氢。
以上二值的和為4.5, 由于S 為0先改,使用為正數(shù)疚察,即4.5 。
所以仇奶,16進(jìn)制 0x40900000 是浮點數(shù) 4.5 貌嫡。
上面是如何將計算機(jī)存儲中的二進(jìn)制數(shù)如何轉(zhuǎn)換成實際浮點數(shù),下面看下如何將一浮點數(shù)裝換成計算機(jī)存儲格式中的二進(jìn)制數(shù)该溯。
舉例將17.625換算成 float型岛抄。
首先,將17.625換算成二進(jìn)制位:10001.101 ( 0.625 = 0.5+0.125, 0.5即 1/2, 0.125即 1/8 如果不會將小數(shù)部分轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制狈茉,請參考其他書籍夫椭。) 再將 10001.101 向右移,直到小數(shù)點前只剩一位 成了 1.0001101 x 2的4次方(因為右移了4位)氯庆。此時 我們的底數(shù)M和指數(shù)E就出來了:
底數(shù)部分M蹭秋,因為小數(shù)點前必為1,所以IEEE規(guī)定只記錄小數(shù)點后的就好堤撵,所以此處底數(shù)為 0001101 仁讨。
指數(shù)部分E,實際為4实昨,但須加上127洞豁,固為131,即二進(jìn)制數(shù) 10000011
符號部分S,由于是正數(shù)丈挟,所以S為0.
綜上所述闰挡,17.625的 float 存儲格式就是:
0 10000011 00011010000000000000000
轉(zhuǎn)換成16進(jìn)制:0x41 8D 00 00
所以,一看礁哄,還是占用了4個字節(jié)。