服务器之家:专注于VPS、云服务器配置技术及软件下载分享
分类导航

PHP教程|ASP.NET教程|Java教程|ASP教程|编程技术|正则表达式|C/C++|IOS|C#|Swift|Android|VB|R语言|JavaScript|易语言|vb.net|

服务器之家 - 编程语言 - C/C++ - 浮点数在计算机中存储方式是怎样的

浮点数在计算机中存储方式是怎样的

2021-04-07 14:53Robin C/C++

这篇文章介绍了浮点数在计算机中是如何存储的,讲解的比较详细,有需要的朋友可以参考一下。

  C语言和C#语言中,对于浮点类型的数据采用单精度类型(float)和双精度类型(double)来存储,float数据占用32bit,double数据占用64bit,我们在声明一个变量float f= 2.25f的时候,是如何分配内存的呢?如果胡乱分配,那世界岂不是乱套了么,其实不论是float还是double在存储方式上都是遵从IEEE的规范的,float遵从的是IEEE R32.24 ,而double 遵从的是R64.53。

  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
  3.尾数部分(Mantissa):尾数部分

其中float的存储方式如下图所示:

浮点数在计算机中存储方式是怎样的

而双精度的存储方式为:

浮点数在计算机中存储方式是怎样的

  R32.24和R64.53的存储方式都是用科学计数法来存储数据的,比如8.25用十进制的科学计数法表示就为:8.25*浮点数在计算机中存储方式是怎样的,而120.5可以表示为:1.205*浮点数在计算机中存储方式是怎样的,这些小学的知识就不用多说了吧。而我们傻蛋计算机根本不认识十进制的数据,他只认识0,1,所以在计算机存储中,首先要将上面的数更改为二进制的科学计数法表示,8.25用二进制表示可表示为1000.01,我靠,不会连这都不会转换吧?那我估计要没辙了。120.5用二进制表示为:1110110.1用二进制的科学计数法表示1000.01可以表示为1.0001*浮点数在计算机中存储方式是怎样的,1110110.1可以表示为1.1101101*浮点数在计算机中存储方式是怎样的,任何一个数都的科学计数法表示都为1.xxx*浮点数在计算机中存储方式是怎样的,尾数部分就可以表示为xxxx,第一位都是1嘛,干嘛还要表示呀?可以将小数点前面的1省略,所以23bit的尾数部分,可以表示的精度却变成了24bit,道理就是在这里,那24bit能精确到小数点后几位呢,我们知道9的二进制表示为1001,所以4bit能精确十进制中的1位小数点,24bit就能使float能精确到小数点后6位,而对于指数部分,因为指数可正可负,8位的指数位能表示的指数范围就应该为:-127-128了,所以指数部分的存储采用移位存储,存储的数据为元数据+127,下面就看看8.25和120.5在内存中真正的存储方式。

  首先看下8.25,用二进制的科学计数法表示为:1.0001*浮点数在计算机中存储方式是怎样的

按照上面的存储方式,符号位为:0,表示为正,指数位为:3+127=130 ,位数部分为,故8.25的存储方式如下图所示:

浮点数在计算机中存储方式是怎样的

而单精度浮点数120.5的存储方式如下图所示:

浮点数在计算机中存储方式是怎样的

那么如果给出内存中一段数据,并且告诉你是单精度存储的话,你如何知道该数据的十进制数值呢?其实就是对上面的反推过程,比如给出如下内存数据:0100001011101101000000000000,首先我们现将该数据分段,0 10000 0101 110 1101 0000 0000 0000 0000,在内存中的存储就为下图所示:

浮点数在计算机中存储方式是怎样的

根据我们的计算方式,可以计算出,这样一组数据表示为:1.1101101*浮点数在计算机中存储方式是怎样的=120.5

而双精度浮点数的存储和单精度的存储大同小异,不同的是指数部分和尾数部分的位数。所以这里不再详细的介绍双精度的存储方式了,只将120.5的最后存储方式图给出,大家可以仔细想想为何是这样子的

浮点数在计算机中存储方式是怎样的

下面我就这个基础知识点来解决一个我们的一个疑惑,请看下面一段程序,注意观察输出结果

 

复制代码 代码如下:
float f = 2.2f;
double d = (double)f;
Console.WriteLine(d.ToString("0.0000000000000"));
f = 2.25f;
d = (double)f;
Console.WriteLine(d.ToString("0.0000000000000"));

  可能输出的结果让大家疑惑不解,单精度的2.2转换为双精度后,精确到小数点后13位后变为了2.2000000476837,而单精度的2.25转换为双精度后,变为了2.2500000000000,为何2.2在转换后的数值更改了而2.25却没有更改呢?很奇怪吧?其实通过上面关于两种存储结果的介绍,我们已经大概能找到答案。首先我们看看2.25的单精度存储方式,很简单 0 1000 0001 001 0000 0000 0000 0000 0000,而2.25的双精度表示为:0 100 0000 0001 0010 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000,这样2.25在进行强制转换的时候,数值是不会变的,而我们再看看2.2呢,2.2用科学计数法表示应该为:将十进制的小数转换为二进制的小数的方法为将小数*2,取整数部分,所以0.282=0.4,所以二进制小数第一位为0.4的整数部分0,0.4×2=0.8,第二位为0,0.8*2=1.6,第三位为1,0.6×2 = 1.2,第四位为1,0.2*2=0.4,第五位为0,这样永远也不可能乘到=1.0,得到的二进制是一个无限循环的排列 00110011001100110011... ,对于单精度数据来说,尾数只能表示24bit的精度,所以2.2的float存储为:

浮点数在计算机中存储方式是怎样的

  但是这样存储方式,换算成十进制的值,却不会是2.2的,应为十进制在转换为二进制的时候可能会不准确,如2.2,而double类型的数据也存在同样的问题,所以在浮点数表示中会产生些许的误差,在单精度转换为双精度的时候,也会存在误差的问题,对于能够用二进制表示的十进制数据,如2.25,这个误差就会不存在,所以会出现上面比较奇怪的输出结果。

以上就是本文的全部内容,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持服务器之家。

延伸 · 阅读

精彩推荐
  • C/C++C语言main函数的三种形式实例详解

    C语言main函数的三种形式实例详解

    这篇文章主要介绍了 C语言main函数的三种形式实例详解的相关资料,需要的朋友可以参考下...

    ieearth6912021-05-16
  • C/C++C语言实现双人五子棋游戏

    C语言实现双人五子棋游戏

    这篇文章主要为大家详细介绍了C语言实现双人五子棋游戏,文中示例代码介绍的非常详细,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们可以参考一下...

    两片空白7312021-11-12
  • C/C++使用C++制作简单的web服务器(续)

    使用C++制作简单的web服务器(续)

    本文承接上文《使用C++制作简单的web服务器》,把web服务器做的功能稍微强大些,主要增加的功能是从文件中读取网页并返回给客户端,而不是把网页代码...

    C++教程网5492021-02-22
  • C/C++关于C语言中E-R图的详解

    关于C语言中E-R图的详解

    今天小编就为大家分享一篇关于关于C语言中E-R图的详解,小编觉得内容挺不错的,现在分享给大家,具有很好的参考价值,需要的朋友一起跟随小编来看看...

    Struggler095962021-07-12
  • C/C++深入C++拷贝构造函数的总结详解

    深入C++拷贝构造函数的总结详解

    本篇文章是对C++中拷贝构造函数进行了总结与介绍。需要的朋友参考下...

    C++教程网5182020-11-30
  • C/C++c/c++实现获取域名的IP地址

    c/c++实现获取域名的IP地址

    本文给大家汇总介绍了使用c/c++实现获取域名的IP地址的几种方法以及这些方法的核心函数gethostbyname的详细用法,非常的实用,有需要的小伙伴可以参考下...

    C++教程网10262021-03-16
  • C/C++c/c++内存分配大小实例讲解

    c/c++内存分配大小实例讲解

    在本篇文章里小编给大家整理了一篇关于c/c++内存分配大小实例讲解内容,有需要的朋友们可以跟着学习参考下。...

    jihite5172022-02-22
  • C/C++OpenCV实现拼接图像的简单方法

    OpenCV实现拼接图像的简单方法

    这篇文章主要为大家详细介绍了OpenCV实现拼接图像的简单方法,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们可以参考一下...

    iteye_183805102021-07-29