浮點型數(shù)據(jù)存儲方式分析

在面試的過程中一般面試官也很少問關(guān)于浮點數(shù)的問題，因為浮點數(shù)對于很多的處理器是不支持的，對于上層應(yīng)用的程序員而言，存儲類型的問題都會考慮，但是對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)于浮點型數(shù)據(jù)，在C語言中存在兩種類型的浮點型，其中一種是單精度的浮點型 (float)、雙精度的浮點型(double)。浮點型數(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型數(shù)據(jù)是一個近似值，并不是一個準(zhǔn)確的值，這也就是為什么在比較浮點型數(shù)據(jù)的大小時不能采用直接等于的方式進行比較，因為浮點型只是一個近似值，也就是一個值可能表示一個范圍區(qū)間，這樣的表達方式就使得對浮點型采用相等的判斷方法進行判斷可能不合理，只有通過比較一個數(shù)是否在這個小的范圍內(nèi)，在這個小的范圍內(nèi)說明這個數(shù)可以表述這個范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)。因此在計算值比較兩個浮點數(shù)變量不能通過做差是否等于零來判斷。而只能通過如下的方式判斷：

這種實現(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范圍內(nèi)，這里的范圍是-0.000001

記得在網(wǎng)上關(guān)于浮點型的一道題目如下：

本文引用地址：http://m.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;
}

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

其實關(guān)于數(shù)據(jù)類型的存儲方式問題的題目類型很多，其中比較常見的有：1、存儲空間大小問題，即字節(jié)對齊問題，這種問題一般要求我們對基本類型了解其中的基本原理，相對來說比較簡單。2、字符串的長度問題，這種問題主要是通過sizeof，strlen這兩個不同的函數(shù)來比較。3、還有一類問題就是采用 printf函數(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換問題。這種轉(zhuǎn)化問題是在printf的格式中體現(xiàn)出來的，是各種關(guān)于內(nèi)存分布最容易失誤的地方，為什么說最容易失誤呢，因為不同的參數(shù)就有可能產(chǎn)生不一樣的輸出結(jié)果，說白了這種題很容易出錯是因為我們很少注意這些問題。

上面的這個題返回值非常的特殊，為什么會特殊呢？我就通過浮點數(shù)的基本存儲方式來說明。在32位系統(tǒng)中，float類型占有4個bytes，double則占有8個bytes。對于整形數(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)為是按照順序存儲的。但是 float和double型卻是比較特殊的數(shù)據(jù)類型，因為這兩種數(shù)據(jù)類型并不是按照整形數(shù)據(jù)的順序存儲方式進行存儲的，而是按照一定的標(biāo)志IEEE來實現(xiàn)的，都有各自的標(biāo)志編碼方式：

浮點型變量在計算機內(nèi)存中占用4字節(jié)（Byte）,即32-bit。遵循IEEE-754格式標(biāo)準(zhǔn)。一個浮點數(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使用二進制表示）

（具體可參看深入理解計算機系統(tǒng)）

底數(shù)部分　使用２進制數(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（即是來自內(nèi)存存儲的內(nèi)容，存儲指數(shù)）須減去127才是真正的指數(shù)（實際的指數(shù)，如12.5轉(zhuǎn)換為二進制為：1100.100=1.100100*23, 3即為實際指數(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，由于其最高位始終為1，所以最高位省去不存儲，在存儲中只有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。那么前面說過，float是占用4個字節(jié)即32-bit,那么還有一位是干嘛用的呢？還有一位，其實就是4字節(jié)中的最高位，用來指示浮點數(shù)的正負(fù)，當(dāng)最高位是1時，為負(fù)數(shù)，最高位是0時，為正數(shù)。

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