?。?)2^E表示指數(shù)位。
IEEE關(guān)于浮點(diǎn)數(shù)的定義標(biāo)準(zhǔn)了,0.0f是一個(gè)特殊的數(shù),階碼和尾數(shù)全為0來表示浮點(diǎn)的0,這是規(guī)定.
舉例來說,
十進(jìn)制的5.0,寫成二進(jìn)制是101.0,相當(dāng)于1.01×2^2。那么,按照上面V的格式,可以得出s=0,M=1.01,E=2。
十進(jìn)制的-5.0,寫成二進(jìn)制是-101.0,相當(dāng)于-1.01×2^2。那么,s=1,M=1.01,E=2。
IEEE 754規(guī)定,對(duì)于32位(如 float)的浮點(diǎn)數(shù),最高的1位是符號(hào)位s,接著的8位是指數(shù)E,剩下的23位為有效數(shù)字M。
對(duì)于64位(如 double)的浮點(diǎn)數(shù),最高的1位是符號(hào)位S,接著的11位是指數(shù)E,剩下的52位為有效數(shù)字M。
IEEE 754對(duì)有效數(shù)字M和指數(shù)E,還有一些特別規(guī)定。
前面說過,1≤M<2,也就是說,M可以寫成1.xxxxxx的形式,其中xxxxxx表示小數(shù)部分。IEEE 754規(guī)定,在計(jì)算機(jī)內(nèi)部保存M時(shí),默認(rèn)這個(gè)數(shù)的第一位總是1,因此可以被舍去,只保存后面的xxxxxx部分。比如保存1.01的時(shí)候,只保存01,等到讀取的時(shí)候,再把第一位的1加上去。這樣做的目的,是節(jié)省1位有效數(shù)字。以32位浮點(diǎn)數(shù)為例,留給M只有23位,將第一位的1舍去以后,等于可以保存24位有效數(shù)字。
至于指數(shù)E,情況就比較復(fù)雜。
首先,E為一個(gè)無符號(hào)整數(shù)(unsigned int)。這意味著,如果E為8位,它的取值范圍為0~255;如果E為11位,它的取值范圍為0~2047。但是,我們知道,科學(xué)計(jì)數(shù)法中的E是可以出現(xiàn)負(fù)數(shù)的,所以IEEE 754規(guī)定,E的真實(shí)值必須再減去一個(gè)中間數(shù),對(duì)于8位的E,這個(gè)中間數(shù)是127;對(duì)于11位的E,這個(gè)中間數(shù)是1023。
比如,2^10的E是10,所以保存成32位浮點(diǎn)數(shù)時(shí),必須保存成10+127=137,即10001001。
然后,指數(shù)E還可以再分成三種情況:
?。?)E不全為0或不全為1。這時(shí),浮點(diǎn)數(shù)就采用上面的規(guī)則表示,即指數(shù)E的計(jì)算值減去127(或1023),得到真實(shí)值,再將有效數(shù)字M前加上第一位的1。
(2)E全為0。這時(shí),浮點(diǎn)數(shù)的指數(shù)E等于1-127(或者1-1023),有效數(shù)字M不再加上第一位的1,而是還原為0.xxxxxx的小數(shù)。這樣做是為了表示±0,以及接近于0的很小的數(shù)字。
?。?)E全為1。這時(shí),如果有效數(shù)字M全為0,表示±無窮大(正負(fù)取決于符號(hào)位s);如果有效數(shù)字M不全為0,表示這個(gè)數(shù)不是一個(gè)數(shù)(NaN)。
為什么0x00000009還原成浮點(diǎn)數(shù),就成了0.000000?
首先,將0x00000009拆分,得到第一位符號(hào)位s=0,后面8位的指數(shù)E=00000000,最后23位的有效數(shù)字M=000 0000 0000 0000 0000 1001。
由于指數(shù)E全為0,所以符合上一節(jié)的第二種情況。因此,浮點(diǎn)數(shù)V就寫成:
V=(-1)^0×0.00000000000000000001001×2^(-126)=1.001×2^(-146)
顯然,V是一個(gè)很小的接近于0的正數(shù),所以用十進(jìn)制小數(shù)表示就是0.000000。
請(qǐng)問浮點(diǎn)數(shù)9.0,如何用二進(jìn)制表示?還原成十進(jìn)制又是多少?
首先,浮點(diǎn)數(shù)9.0等于二進(jìn)制的1001.0,即1.001×2^3。
那么,第一位的符號(hào)位s=0,有效數(shù)字M等于001后面再加20個(gè)0,湊滿23位,指數(shù)E等于3+127=130,即10000010。
所以,寫成二進(jìn)制形式,應(yīng)該是s+E+M,即0 10000010 001 0000 0000 0000 0000 0000。這個(gè)32位的二進(jìn)制數(shù),還原成十進(jìn)制,正是1091567616。
十進(jìn)制的0.5,寫成二進(jìn)制是0.1,相當(dāng)于1.0* 2^(-1)。那么,s=0,M=1.0,E=-1。
則:1≤M<2,只需保存M中小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)值,此時(shí)為 0,則 第22位為0,填充第0~21位為0;
E = -1;保存時(shí)為 127+(-1)=126(十進(jìn)制)=111 1110(二進(jìn)制)
二進(jìn)制結(jié)果為: 符號(hào) 階碼 有效數(shù)值
0 01111110 00000000000000000000000
測試代碼:
點(diǎn)擊(此處)折疊或打開
(int&)a == static_cast<int&>(a)(int)&a == reinterpret_cast<int>(&a);(int&)a 不經(jīng)過轉(zhuǎn)換, 直接得到a在內(nèi)存單元的值(int)a a在內(nèi)存中的值轉(zhuǎn)換成int類型
結(jié)果顯示如下:
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