C/C++整数和浮点数在内存中存储

1. 整数在内存中的存储：

整数的2进制表⽰⽅法有三种，即原码、反码和补码三种表⽰⽅法均有符号位和数值位两部分，符号位都是⽤0表⽰“正”，⽤1表⽰“负”，⽽数值位最⾼位的⼀位是被当做符号位，剩余的都是数值位。

正整数的原、反、补码都相同。负整数的三种表⽰⽅法各不相同。

原码：直接将数值按照正负数的形式翻译成⼆进制得到的就是原码。

反码：将原码的符号位不变，其他位依次按位取反就可以得到反码。

补码：反码+1就得到补码。

对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码。在计算机中储存的是补码，但是我们如果想使用一个整数数使用的是它的原码。

接下来我们来了解一下⼤⼩端字节序：

我们先来介绍一下大小端字节的基本定义:

大端字节序存储：将整数的低位字节放在改高地址处，高位字节放在高地址处。

大端字节序存储：将整数的高位字节放在改高地址处，低位字节放在高地址处。

下面我们来看一下使用vs的调试细节：

int a=0x11223344;

大家来考虑一下按照直觉a在内存中不是应该是11223344存储的吗？这就涉及到我们所要讲的大小端字节序存储了，在a中44是低位字节它放在了左边如果把地址的存储想象成一个快，那么44就是在块的左边而左边是低地址位，因此在vs中是小端字节序存储。

当然我们也可以写个代码验证一下：

由于int数据类型有四个字节char只有一个字节因此将p强制转化为char*时会发生截断，又由于vs中是小段字节序存储因此自然而然的就将int数据类型最左端的一个字节截断因此以十六进制输出c时是44，刚好验证了小端字节序存储。

下面我们来介绍浮点型的存储：

浮点型存储是比较复杂的，因为她和整形的储存类型截然不同，当然我们也可以进行验证：我们先来验证整数存储和浮点数存储是否有区别这一点其实很好验证，我们来看下面的一段代码：

#include <stdio.h>
int main()
{int n = 9;float* pFloat = (float*)&n;printf("n的值为：%d\n", n);printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat);*pFloat = 9.0;printf("num的值为：%d\n", n);printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat);return 0;
}

大家可以猜一下上述代码的输出结果是什么？想必会让大家焕然一新！下面是正确结果：

是不是跟自己想的不太一样？但是这也充分的说明整形的存储方式和浮点型的存储方式有所不同，等我们浮点型在内存中的存储方式我们就可以非常清楚地了解它的原理。

上⾯的代码中， num 和 *pFloat 在内存中明明是同⼀个数，为什么浮点数和整数的解读结果会差别这么⼤？

要理解这个结果，⼀定要搞懂浮点数在计算机内部的表⽰⽅法。根据国际标准IEEE（电⽓和电⼦⼯程协会） 754，任意⼀个⼆进制浮点数V可以表⽰成下⾯的形式：

V = (−1) ∗ S M ∗ 2E

• (−1)S 表⽰符号位，当S=0，V为正数；当S=1，V为负数

• M 表⽰有效数字，M是⼤于等于1，⼩于2的

• 2 E 表⽰指数位

double与float不同的是E有11个比特位M有52个比特位。虽然部分比特位不同但是原理是一样的，

1 浮点数存的过程 IEEE 754 对有效数字M和指数E，还有⼀些特别规定。

前⾯说过， 1≤M<2 ，也就是说，M可以写成 1.xxxxxx 的形式，其中 xxxxxx 表⽰⼩数部分。 IEEE 754 规定，在计算机内部保存M时，默认这个数的第⼀位总是1，因此可以被舍去，只保存后⾯的 xxxxxx部分。⽐如保存1.01的时候，只保存01，等到读取的时候，再把第⼀位的1加上去。这样做的⽬的，是节省1位有效数字。以32位浮点数为例，留给M只有23位，将第⼀位的1舍去以后，等于可以保存24位有效数字。⾄于指数E，情况就⽐较复杂⾸先，E为⼀个⽆符号整数（unsigned int）这意味着，如果E为8位，它的取值范围为0~255；如果E为11位，它的取值范围为0~2047。但是，我们知道，科学计数法中的E是可以出现负数的，所以IEEE 754规定，存⼊内存时E的真实值必须再加上⼀个中间数，对于8位的E，这个中间数是127；对于11位的E，这个中间数是1023。⽐如，2^10的E是 10，所以保存成32位浮点数时，必须保存成10+127=137，即10001001。

⾄于指数E，情况就⽐较复杂
⾸先，E为⼀个⽆符号整数（unsignedint）
这意味着，如果E为8位，它的取值范围为0~255；如果E为11位，它的取值范围为0~2047。但是，我
们知道，科学计数法中的E是可以出现负数的，所以IEEE754规定，存⼊内存时E的真实值必须再加上
⼀个中间数，对于8位的E，这个中间数是127；对于11位的E，这个中间数是1023。⽐如，2^10的E是
10，所以保存成32位浮点数时，必须保存成10+127=137，即10001001。

浮点型的去过程：

指数E从内存中取出还可以再分成三种情况：
E不全为0或不全为1
这时，浮点数就采⽤下⾯的规则表⽰，即指数E的计算值减去127（或1023），得到真实值，再将有效
数字M前加上第⼀位的1。
⽐如：0.5的⼆进制形式为0.1，由于规定正数部分必须为1，即将⼩数点右移1位，则为1.0*2^(-1)，其
阶码为-1+127(中间值)=126，表⽰为01111110，⽽尾数1.0去掉整数部分为0，补⻬0到23位
00000000000000000000000，则其⼆进制表⽰形式为: