【C】 3_浮点数的秘密

内存中的浮点数

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• 浮点数在内存的存储方式为：符号位，指数，尾数

float 与 double 类型的数据在计算机内部的表示方法是相同的，可是因为所占存储空间的不一样，其可以表示的数据范围和精度不一样。

浮点数存储示例

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• 浮点数的转换

  1. 将浮点数转换成二进制数
  2. 用科学计数法表示二进制浮点数
  3. 计算指数偏移后的值

注意： 计算指数时须要加上偏移量，而偏移量的值与类型有关

例：对于 指数 6 ，偏移后的值以下
float : 127 + 6 => 133
double : 1023 + 6 => 1029

十进制浮点数的内存表示

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• 实数8.25 在内存中的float表示

  • 8.25 的二进制表示 ： 1000.01 => 1.00001 * (2^3)

    • 符号位：0
    • 指数： 127 + 3 => 130 => 10000010
    • 小数：00001
  • 内存中 8.25 的float表示： 0 10000010 00001000000000000000000 => 0x41040000

编程实验：10进制浮点数的内存表示

#include <stdio.h>

int main()
{
    float f = 8.25;
    
    unsigned int* p = (unsigned int*)&f;
    
    printf("0x%08x\n", *p);
     
        return 0;
}

输出：
0x41040000

有趣的问题

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• int 类型的范围 ： [-2^31, (2^31)-1]
• float 类型的范围 ： [-3.410^38, 3.410^38]
• 思考： int 和 float 都占用 4 个字节，为何 float 却比 int 的范围大呢？

浮点数的秘密

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• float 能表示的具体数字的个数与int相同
• float 可表示的数字之间不是连续的，存在间隙
• float 只是一种近似的表示法，不能做为精确数使用
• 因为内存表示法相对复杂，float的运算速度比int慢的多

注意：double与float具备相同的内存表示法，所以double也是不精确的。因为double占用的内存较多，所能表示的精度比float高。

示例分析：float 类型的不精确表示

#include <stdio.h>

int main()
{
    float f = 3.1415f;
    float f1 = 123456789;
    
    printf("%0.10f\n", f);
    printf("%0.10f\n", f1);
    
    return 0;
}

输出：
3.1414999962
123456792.0000000000

小结

• 浮点类型与整数类型的内存表示法不一样
• 浮点类型的内存表示法更复杂
• 浮点类型可表示的范围更大
• 浮点类型是一种不精确的类型
• 浮点类型的运算速度较慢

以上内容参考狄泰软件学院系列课程，请你们保护原创！