本篇內(nèi)容主要講解“c語言整型變量怎么用浮點型輸出”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強。下面就讓小編來帶大家學(xué)習(xí)“c語言整型變量怎么用浮點型輸出”吧!

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關(guān)鍵詞：內(nèi)存存儲，類型強制轉(zhuǎn)換，反匯編

1. 變量
   變量來源于數(shù)學(xué)，是計算機語言中能儲存計算結(jié)果或能表示值抽象概念。在諸如C語言等高級語言中，變量的使用屏蔽了數(shù)據(jù)的底層細節(jié)，使得高級語言程序員不必像匯編程序員那樣關(guān)心數(shù)據(jù)與硬件之間的關(guān)系。為了探究C語言中變量在內(nèi)存中的存儲形式，可以借助反匯編查看匯編語言以及內(nèi)存數(shù)據(jù)。

2. 變量在內(nèi)存中的存儲形式
   在內(nèi)存中，無論哪種數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)，都是以相應(yīng)長度的二進制碼存取。從內(nèi)存取數(shù)據(jù)是，如果不按照定義數(shù)據(jù)類型的方式取數(shù)據(jù)，所取數(shù)據(jù)就會錯誤。

2.1   用反匯編查看變量內(nèi)存數(shù)據(jù)

(1)   實驗代碼如下。在賦值部分打點后調(diào)試，轉(zhuǎn)入反匯編。

(2)   在監(jiān)視窗口查看變量的內(nèi)存地址，并在內(nèi)存窗口中查看數(shù)據(jù)。

整形變量_4ByteData的數(shù)據(jù)在以內(nèi)存地址0x0023FA58起始的四個Byte中存放：【注意】 Intel處理器是小端機，數(shù)據(jù)高位在高地址，地位在地址。所存數(shù)據(jù)：4Bytes的十六進制數(shù) 0x12345678




單精度浮點型變量fl的數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存儲：



雙精度浮點型變量df的數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存儲：



字符型變量ch的數(shù)據(jù)在內(nèi)存中存儲;

結(jié)論：

(1)   局部變量存儲在函數(shù)棧中，且該棧向低地址生長，所以先定義的局部變

量在較高內(nèi)存地址(比如_4ByteData在0x0023FA58，ch在0x0023FA33)，并且局部變量之間并非緊密排布，而是由8個Byte 的cc數(shù)據(jù)隔開。變量周圍塞些CCCCCCCC，這可能是編譯器提供的一種保護機制，越界了好出斷言。通過網(wǎng)上查找資料，這是VC在Debug時給變量留出空間，用來檢查stack overflow。

用release調(diào)試，就不會有多余的cc。(但是注意這里char型變量與之前的局部變量之間仍有數(shù)據(jù)，我猜測這里是應(yīng)為有變量對齊的緣故，char型變量也占了4byte，只不過多余的3byte由其他數(shù)據(jù)填充。)




(2)   通過觀察不同類型的變量在內(nèi)存中的存儲情況，可以發(fā)現(xiàn)：

在32位機器，VS2010 IDE中，一個int型數(shù)據(jù)占4B，float型變量占4B,double型變量占8B,char型占1B。

2.2    IEEE754 單精度數(shù)的格式

單精度浮點數(shù)占據(jù)4個字節(jié)，4個字節(jié)的分配如下：

（a）第一位為符號位，0表示正，1表示負；

（b）第2~9位為階碼，采用移碼表示；

（c）第10~32位為尾數(shù)，采用原碼表示。

給定32位串，如何轉(zhuǎn)換成十進制數(shù):

假設(shè)內(nèi)存中存在32位串：00 00 00 3f,因為INTELCPU采用little endian存儲方式，所以其真實的值為：

0x 3f 00 00 00。將其寫成二進制形式：

(1)第一步,化為二進制

0 01111110 0000000 00000000 00000000

(2)第二步

該浮點數(shù)為正數(shù)，階碼 01111110，移碼表示（126-127） = -1

尾數(shù) 0000000 00000000 00000000

因為在IEEE754中，單精度浮點數(shù)有規(guī)格化處理，所以其真正尾數(shù)部分為

1．0000000 00000000 00000000，其中‘.’為小數(shù)點

(3)   第三步

根據(jù)公式寫出實際數(shù)值大小

0.10000000 00000000 0000000 化為二進制：0.5

2.3    IEEE754 雙精度數(shù)的格式

長實數(shù)也稱雙精度數(shù)符號位1位，階碼11位，尾數(shù)52位

給定32位串，如何轉(zhuǎn)換成十進制數(shù):

假設(shè)內(nèi)存中存在64位串：00 00 00 0000 00 e0 3f,因為INTEL CPU采用littleendian存儲方式，所以其真實的值為：       0x 3f e0 00 00 00 00 00 00。將其寫成二進制形式：

(1)第一步

0 01111111110 0000 00000000 00000000 00000000 00000000 0000000000000000

(2)第二步

該浮點數(shù)為正數(shù)，階碼 01111111110，移碼表示（1022-1023） = -1 尾數(shù) 0

因為在IEEE754中，單精度浮點數(shù)有規(guī)格化處理，所以其真正尾數(shù)部分為

1．0，其中‘.’為小數(shù)點

(3) 第三步

根據(jù)公式寫出實際數(shù)值大小

0.10 化為二進制：0.5

3. 格式化輸出

3.1 printf函數(shù)調(diào)用的一般形式

printf函數(shù)是一個標準庫函數(shù)，它的函數(shù)原型在頭文件“stdio.h”中。但作為一個特例，不要求在使用 printf 函數(shù)之前必須包含stdio.h文件。printf函數(shù)調(diào)用的一般形式為：printf(“格式控制字符串”, 輸出表列)。

其中格式控制字符串用于指定輸出格式。格式控制串可由格式字符串和非格式字符串兩種組成。格式字符串是以%開頭的字符串，在%后面跟有各種格式字符，以說明輸出數(shù)據(jù)的類型、形式、長度、小數(shù)位數(shù)等。如：

“%d”表示按十進制整型輸出；

“%ld”表示按十進制長整型輸出；

“%c”表示按字符型輸出等

非格式字符串原樣輸出，在顯示中起提示作用。輸出表列中給出了各個輸出項，要求格式字符串和各輸出項在數(shù)量和類型上應(yīng)該一一對應(yīng)。

3.2 類型不對應(yīng)下的格式輸出

_4ByteData = 0x12345678;  //Hexadecimal:0x12345678 對應(yīng)Decimal:305419896

fl = 0.5;

df = 0.5;

ch = 65;

printf("%d\n",_4ByteData);

printf("%c\n",_4ByteData);

printf("%d\n",ch);

printf("%f\n",&_4ByteData);

printf("%d\n",fl);

printf("%d\n",df);

分析：

可以看到同樣是int型變量，printf("%d\n",_4ByteData);與

printf("%c\n",_4ByteData);其結(jié)果分別為305419896(0x12345678對應(yīng)的十進制數(shù))，而后者只取了4字節(jié)數(shù)據(jù)的最低一個字節(jié)0x78，所以打印出了AISII碼0x78對應(yīng)的字符’x’。

聯(lián)系C語言中指針的用法，我做出假設(shè)：格式輸出函數(shù)printf()根據(jù)類型字符%以及變量名，就可以根據(jù)數(shù)據(jù)首地址+讀取長度的方式輸出數(shù)據(jù)。

進一步發(fā)現(xiàn)：

但是對字符型變量ch使用類型字符%d輸出，得到的是其ASCII碼的十進制數(shù)，如果按照上述假設(shè)，會輸出以ch地址起始的4B的數(shù)據(jù)(這將是一個錯誤數(shù)據(jù))。

但實驗結(jié)果是正確輸出了ch字符的ACSII碼的十進制數(shù)。

再對浮點數(shù)做實驗：

用類型字符%d輸出單精度數(shù)，雙精度數(shù)，結(jié)果均為0。

由上文2.1可知單精度浮點變量fl(十進制0.5)在內(nèi)存中占4B，機器碼是

0x00 00 00 3f(小端機)。現(xiàn)對整數(shù)_4ByteData賦值0x3f000000，并使用類型字符%f對該整數(shù)輸出，查看結(jié)果：

結(jié)果仍是0。這說明即使內(nèi)存中數(shù)據(jù)存儲的內(nèi)容一樣，但是使用類型字符%f對整型變量輸出，其結(jié)果仍然不是浮點數(shù)！

綜上，原假設(shè)值得懷疑！

4. printf()函數(shù)類型不對應(yīng)下的格式輸出進一步研究

4.1用%d輸出float類型數(shù)據(jù)

float fl=0.5;如果用printf("%d",fl);輸出的是0。 但float型用%d輸出是否一定是0呢，答案肯定不都是0(如下圖)。

為什么 0.5 用%d輸出的是0？

分析如下：

首先來了解下printf的輸出格式，int 和 long int 都是32位的，用%d輸出；float 、double都是%f輸出，但 float 是32位的，double 是64位的，所以在參數(shù)傳遞的時候C語言統(tǒng)一將 float 類型數(shù)值傳換為double 類型再傳入 printf 函數(shù)。如果是32位整型則輸出格式為%lld。

下面來講一下  float fl=0.5f ;printf("%d",fl)輸出為0的情況：

 %d只輸出低32位的數(shù)據(jù)，并將這些32位二進制以十進制數(shù)輸出，編譯器首先將 0.5從float類型轉(zhuǎn)換為double類型，0.5在內(nèi)存中的存放方式是0x3f000000，轉(zhuǎn)換成double類型在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)就是這個0x3fe0000000000000，這個內(nèi)存數(shù)據(jù)可以很明顯看出低32位全是0，而%d則只能截取到低32位，所以這個以%d輸出0.5的數(shù)值當(dāng)然是 0了。如大家不相信可以用%lld 輸出看看，這個%lld就很讀到低64位數(shù)據(jù)，讀出的結(jié)果就是0x3fe0000000000000，在屏幕上看到一個很大的十進制數(shù)。(這里用%llx顯示十六進制數(shù)更直觀)

如果我一定要輸出0.5在內(nèi)存中的存放方法怎么辦呢？

可以用printf("%d",*(int *)&fl);這里做了一下處理，不是直接把fl傳進來，把fl所在地址里的內(nèi)容處理了一下，不管fl是什么類型，只對地址進行操作，利用（int *）&lf，將fl所在地址中的內(nèi)容0x3f000000直接當(dāng)成 int 類型傳給printf，int 的類型數(shù)據(jù)不會再轉(zhuǎn)成double類型了，所以輸出正常，這個只是針對浮點型數(shù)據(jù)只占低32位，如果輸出64位還得用%lld格式控制輸出。

如果用printf("%d",(int)fl),輸出行不行?

這個強制類型轉(zhuǎn)換只針對fl的數(shù)據(jù)類型進行轉(zhuǎn)換，0.5轉(zhuǎn)換 int 類型是0，而上面的*(int *)&a，是對內(nèi)存中的實際存儲數(shù)據(jù)進行操作，蔽開數(shù)據(jù)類型這一層面，只將這個數(shù)據(jù)0x3f000000直接轉(zhuǎn)成int類型輸出。而（int）fl，要先看fl的類型，C語言會根據(jù)所要數(shù)據(jù)類型，對內(nèi)存存儲的數(shù)據(jù)進行改變，以便可以用int類型正確解析內(nèi)存數(shù)據(jù)。

如果用printf("%d",(float)fl)，輸出什么，輸出的是0，這個只是將fl的float類型還轉(zhuǎn)成float類型，還是要自動轉(zhuǎn)成doube類型，傳給printf函數(shù)。

為什么float非要轉(zhuǎn)成double類型呢?

因為printf格式控制浮點型輸出只有%f，所以統(tǒng)一按doube類型輸出，不像整型有32位的%d或%ld，64位的有%lld，這就將32位整型和64位整型用不同的格式控制分開了，而%f則沒有，所以printf輸出的浮點數(shù)其實是統(tǒng)一遍歷了64位內(nèi)存，如果float傳入printf沒有進行轉(zhuǎn)換，那么printf輸出高32位數(shù)據(jù)將不可預(yù)知，printf輸出結(jié)果也就不正確了，因此傳入printf的浮點數(shù)都會被編譯器隱含轉(zhuǎn)成double類型。

4.2 int類型%f格式輸出

如果定義了inta=0x3f000000;用printf("%f",a)輸出的結(jié)果是多少呢？

答案是0，至少我們看的屏幕上顯示的是0.000000，實際值可不是0啊,只是我們顯示的精度只能有15位小數(shù)，而實際的數(shù)據(jù)可能很小很小，0.0000....000幾百個0后會有幾個有效數(shù)據(jù)。

我們分析一下：

首先C語言把a傳進printf，因為a是整型，所以不會自動轉(zhuǎn)成double型數(shù)據(jù)，直接將0x3f0000000傳進printf，而%f尋的是64位內(nèi)存，也就是把0x000000003f000000這個內(nèi)存中的數(shù)據(jù)當(dāng)成浮點型輸出來，那浮點型的數(shù)據(jù)是多少呢，又是怎么存儲的呢？

64位浮點數(shù)的存放方式：

    63位                 62~52位                 51~0位

    1個符號位       11個階數(shù)                 52個尾數(shù)

    從0x000000003f000000來看:

   00000000

    1）符號位是0，表示正

    2）階數(shù)是0，用移碼表示：0-1023 = -1023，

用指數(shù)表示：1.#*2^-1023，‘#’是代表尾數(shù)。

    3）尾數(shù)就是，0x000003f000000

    4）浮點二進制表示

1.000000000000000000000011 1111 000000000000000000000000*2^{(-1023)，2}-1023次方可想而知有多小!

這就是為什么我們的int型數(shù)據(jù)用%f輸出是0.000000的原因！

如果把0.5的雙精度數(shù)對應(yīng)的十六進制數(shù)賦給long long類型變量，則可以輸出正確的小數(shù)：

5. 總結(jié)：
   通過以上實驗，我驗證了原假設(shè)基本正確：
   格式輸出函數(shù)printf()根據(jù)類型字符%以及變量名，就可以根據(jù)數(shù)據(jù)首地址+讀取長度的方式輸出數(shù)據(jù)。

但是,還要注意其中的一些細節(jié)：

(1)用%d輸出float類型數(shù)據(jù)時，在參數(shù)傳遞的時候C語言統(tǒng)一將 float 類型數(shù)值傳換為 double 類型再傳入 printf 函數(shù)。而%d只截取低32位數(shù)據(jù)，所以得到的數(shù)字不是相應(yīng)浮點數(shù)的二進制碼。

(2)int類型%f格式輸出，%f尋的是64位內(nèi)存，所以輸出的數(shù)據(jù)可能很小(比如2^-1023)，那么結(jié)果是0.

到此，相信大家對“c語言整型變量怎么用浮點型輸出”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進入相關(guān)頻道進行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！