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张小明 2026/1/8 21:37:05
张槎建网站服务,wordpress文章输出数,wordpress3.5.2下载,设计软件网站制作网站建设浮点数的数据储存方式变量的自动转化前言为了探究变量自动转换的问题#xff0c;我们首先需要知道为什么程序中需要有变量类型的存在#xff1f;我们知道#xff0c;人类发明的目的是为了更好得改善生活体验#xff0c;其创造出的每个东西都有其存在的目的和价值。发明文字…浮点数的数据储存方式变量的自动转化前言为了探究变量自动转换的问题我们首先需要知道为什么程序中需要有变量类型的存在我们知道人类发明的目的是为了更好得改善生活体验其创造出的每个东西都有其存在的目的和价值。发明文字是为了更好去进行个体交流发明纸笔是为了更好去传承经验和文明而对于编程其诞生的目的就是描述现实中的问题并丢给计算机快速解决。比如说小明想要尽快搭车去学校对于这个问题由于选取的路线、车辆不同转场时机不同最后的结果可能有多种。对于人而言一个个去模拟计算这个过程耗时极大的。而编程就是用计算机语言去描述这个问题再利用计算机高效的处理效率快速解决问题。为了描述这个问题我们需要先创建问题的主体小明以及主体作用的对象学校和行为搭校车。这里的主体和作用对象就是程序中需要声明的变量而行为就是程序另外一个重要组成部分——函数。由于现实中对象的特征不同因此转化为计算机变量对应的类型也不一样常见的种类大致可以划分为整型变量类型、字符串变量类型、浮点变量类型。本文主要围绕的即是整型变量和浮点变量间的关系变量的储存方式我们都知道计算机处理器的核心组件为二极管本质上只能表示和处理二进制数据。而我们现在接触的编程语言之所以能够表示更加复杂的内容是因为经过了计算机操作系统等软硬件的层层封装把底层的二进制实现给隐藏起来。知道变量的二进制储存形式将会对我们的代码理解、算法设计带来巨大的好处。计算机上的所有文件本质都是一串01二进制码变量也不例外。在学习字符串部分我们不难知道在相同编码规范下的字符其实际储存的数值和真实数据之间是一个一一映射的关系。拿ASCLL编码举例字符a对应数值97二进制数值011000018bit1Byte于是我们可以通过这样的映射规则去利用二进制编码储存我们想要的数据。image整型变量类型和浮点变量类型都是数的类型本身组成部分就可以用二进制来表示因此不需要实际数据和储存数据之间的转化关系表只需要处理其中的正负值、小数值即可。整型变量的储存方式按照需求整型变量需要能表示一定范围内的整数包括正数以及负数。正数可以直接用二进制码进行表示而为了解决负数表示的问题编程语言开发者引入了一个补码的形式补码补码的目的是实现正负数的储存、将减法转变为加法以及统一正负数的储存与运算转换规则如下正数补码与原码相同例如十进制 5假设用 8 位存储原码 补码 00000101负数补码先取其绝对值原码再按位取反最后加1例如十进制 -58 位存储绝对值原码00000101反码按位取反11111010补码反码 111111011按位取反后的反码与源码相加能溢出归零因此这里的取反相当于取了一个可消去原码数值的”负数实现了负数的表示类比自然数中的相反数定义两个数相加等于零则一个数就是另一个数的负值同时取反前后的二进制码普遍的特点是第一个二进制位正数为0负数为1。为了统一规范定第一个二进制位为符号位因此n字节的整型变量可表示范围为int 变量类型对应4字节空间可以储存的整数数范围为浮点数储存方式因为本人也没有系统性了解浮点数储存方式因此暂贴一篇文章留待后面进行补充参考资料zhuanlan.zhihu.com变量的自动转化在计算机编程中时常会遇到不同类型的数值变量计算问题。对于这个问题理论上应该是先把所有参与运算的变量统一为标准类型然后再进行计算确保计算方式以及存储精度的统一。不过刚刚学习C语言的小家伙往往意识不到变量不统一带来的问题经常出现计算表达式中int、float、double互用的场景但又能正常运行这是什么原因呢万能的编译器现代编译器设计十分完备在代码进行编译前会进行错误检查。对于一些常见的错误编译器会自动进行纠正例如这里的变量类型转换。从编写程序代码到在机器上运行其中不可或缺的步骤就是利用编译器进行编译链接。编译器编译过程大致分为以下几个阶段词法分析语法分析语义分析中间代码生成代码优化目标代码生成image 1其中语义分析到目标代码生成过程编译器会自动检查并进行必要的类型转换。在语义分析阶段编译器会检查抽象语法树检查表达式中的操作数的数据类型是否匹配如果不匹配则触发转换逻辑。触发转换逻辑后编译器首先会检查是否符合语言的隐式转换规则如“拓宽转换”允许int → float但是“缩窄转换可能被禁止或者警告如flota → int然后在生成中间代码时插入专门的转换指令编写代码时可以注意制定正确的变量类型避免不必要的类型转换指令开销image 2允许的转换规则编译器支持显式转换和隐式转换两种方式。显式转换即程序员在代码中使用(指定转换类型)将变量转换为指定类型。char ch a;int temp;temp (int)ch;// temp 接收a对应转换为int型变量的值// 字符 -- 整型的值对应字符对应的ASCLL码值// a对应ASCLL码表值为97因此这里temp值对应更新为97由于这种类型转换是程序员手动进行的程序员知悉其转换对应带来的信息损失评估并解决其潜在问题因此编译器相信程序员的选择不会出现问题报错。隐式转换即程序员没有指定变量数据类型转换但在程序计算部分需要进行数据转换的地方编译器会根据一定规则进行安全的自动转换。隐式数据类型转换一般遵循“大范围类型” -- “大范围类型”的转换避免数据丢失。这里的“范围”可以看做变量能够蕴含的信息量。例如整型变量只能表达整数而浮点型变量可以表达所有实数因此范围浮点型 整型当程序需要进行“大范围类型”--“小范围类型”的隐式操作时编译器不确定这样的转换操作带来的信息缺失/变换是否会对程序产生危害因此输出错误报错提示程序员可能存在的问题有程序员定夺是否进行变量转换。常见允许的转换规则如下拓宽转换bool → char/int/longchar → short/int/longint → long/float/doublefloat → double缩窄转换int → char注意待转换变量值需要在目标类型变量的取值范围内。例如char接受-128~127范围内的值则待转换的int类型变量值不能超过这个范围否则会报错总结总而言之编译器在编译程序的过程中需要确保生成的二进制文件在运行时不会出现重大错误因此编译器对于隐式转换错误部分会直接产生报错退出而对于程序员手动操作的显式转换部分则相信程序员的设计不进行报错。理解这个point也就不难理解显式/隐式类型转换之间的关系。在计算机编程中我们经常会遇到类似难以理解区分的概念此时我们不妨去了解一下概念底层相关的计算机软硬件设计。在了解这些设计过程中你一定会对原有的问题和概念有深刻而清晰的认知。毕竟现在计算机理论应用都是基于计算机体系机构一层层的封装与继承了解底层就掌握了程序运行的心脏。参考文献
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