三种数字表示
无符号数:
基于传统的二进制表示法,表示大于或者等于零的数字。
补码(有符号数):
表示有符号数整数的最常见的方式,有符号数就是只可
以为正或者为负的数。
浮点数:
表示实数的科学计数法的以二为基数的版本。
进制转换
以二进制和十进制为桥梁进行转换
0x与0X用来表示十六进制
字
字长指明整数和指针数据的标称大小,决定虚拟地址空间的最大大小。 对于一个字长为w位的机器,虚拟地址的范围为0 ~2^w - 1,程序最多访问2^w个字节。
数据大小
gcc -m32 可以在64位机上生成32位的代码
c语言中数字数据类型的字节数
C声明 | 32位机器 | 64位机器 |
Char | 1 | 1 |
Short int | 2 | 2 |
Int | 4 | 4 |
Long int | 4 | 8 |
Long long int | 8 | 8 |
Char* | 4 | 8 |
Float | 4 | 4 |
Double | 8 | 8 |
寻址和字节顺序
ASCⅡ字符码
a-z的ASC||码为0x61-0x7A。
表示代码
二进制代码是不兼容的。
布尔代数
二进制值是计算机编码、存储、操作信息的核心(0、1)
逻辑运算——0或1
位运算————位向量
~=NOT
&=AND
|=OR
^=异或
*位向量:有固定长度为w,由0、1组成的串。每个对应元素之间的运算。 掩码。通过指定一个位向量掩码,有选择的使能或不能屏蔽一些信号。(0表示被屏蔽)
C语言中的位级运算
|是OR(或)
&是AND(与)
~是NOT(取反)
^是EXCLUSIVE-OR(异或)
确定一个位级表达式的结果最好的方法,就是将十六进制的参数扩展成二进制标识并执行二进制运算,然后再转换回十六进制。
C语言中的逻辑运算
|| OR
&& AND
! NOT
所有非零的参数表示TRUE
参数0表示FALSE
它们返回1或者0,分别表示结果为TRUE或FALSE
C语言中的移位运算
1.左移(x<<k) x向左移动k位,丢弃最高的k位,并在右端补k个0
2.右移(x>>k) 逻辑右移:x向右移动k位,丢弃最高的k位,并在左端补k个0.
算术右移:x向右移动k位,丢弃最高的k位,并在左端补k个最高有效为的值。
对于无符号数据,右移必须是逻辑的。对于有符号数,算术或逻辑右移均可以。
整数的表示
具体数据类型的表示范围在教材P38
要用C99中的"long long"类型,编译要用gcc -std=c99
无符号数的编码:
数据类型long long是在ISO C99中引入的。(编译:gcc -std=c99)。
64位机器用8个字节表示;32位机器用4个字节表示。
*负数的范围比整数的范围大1。
补码编码:
最常见的有符号数的计算机表示方式。
正数的补码=原码
负数的补码=原码各位取反再加1
最高有效位也叫符号位。
补码的范围是不对称的:|TMin| = |TMax| + 1,也就是说,TMin没有
与之对应的正数。
补码的利用寄存器的长度是固定的特性简化数学运算。想想钟表,12-1
等价于 12 + 11,利用补码可以把数学运算统一成加法,只要一个加法器
就可以实现所有的数学运算。(应正确理解补码)
有符号数和无符号数之间的转换
强制类型转换的结果保持位值不变,改变解释这些位的方式。 处理同样字长的有、无符号数之间相互转换的规则:数值可能会变,但是位模式不变。
(底层的位表示保持不变) 无————>有:U2Tw函数 有————>无:T2Uw函数
有符号数与无符号数之间的转换,都要看要转换的数的最高位是否为1,如果不为1,则转换结果就是要转换的数的本身;
如果为1,则转换结果就是转换的数(看作是负数)的补码。
C语言中的有符号数与无符号数
当C语言对同时包含有符号和无符号数表达式执行运算时,会将有符号数强制转换为无符号数,再进行运算。
扩展一个数字的位表示
零扩展:
将一个无符号数转换为一个更大的数据类型,我们只需要简单地在表示的开头添加0。
符号扩展:
将一个补码数字转换为一个更大的数据类型可以执行符号扩展(sign extension),规则是在表示中添加最高有效位的值的副本。
整数运算
无符号加法
w表示最大表示位,当x+y>2^w-1,其和溢出
补码加法
补码的非
无符号乘法
w位无符号乘法运算* wu的结果为:
补码乘法
C语言中的有符号乘法是通过将2^w位的乘积截断为w位的方式实现的。
根据等式,w位的补码乘法运算* wt的结果为:
除以2的幂
无符号数除以
2的幂
x
>>k
等价于x/(
2^k)
有符号数除以
2的幂
1.
非负数同无符号数
2.x
>>k
(算术右移),结果同除以
2的幂几乎完全一样
浮点数
1.二进制小数定点表示法:“.”为界(不能有效的表示很大的数)
十进制
小数点左边的数字的权是10的非负幂,得到整数值;右边的数字的权是10的负幂,得到小数值。
二进制
小数点左边的数字的权是2的非负幂,右边的数字的权是2的负幂。
2.IEEE浮点表示1.用V = (-1)s * M * 2E的形式来表示一个数:符号
s决定这个数是负数(s = 1)还是正数(s = 0),而对于数值0的符号位解释作为特殊情况处理。
尾数
M是一个二进制小数,它的范围是1 ~ 2-ε,或者是0 ~ 1-ε。阶码
E的作用是对浮点数据加权,这个权重是2的E次幂(可能是负数)。
2.将浮点数的位表示划分为三个字段,分别对这些值进行编码:一个单独的符号位s直接编码符号s。
k位的阶码字段exp = ek-1…e1e0编码阶码E。n位小数字段frac = fn-1…f1f0编码尾数M,但是编码出来的值也依赖于阶码字段的值是否等于0。3.两种常见的格式C语言中的单精度浮点格式float 和双精度浮点格式double。在float中,s、exp和frac字段分别为1位、k = 8 位和n = 23位,得到一个32位的表示;
在double中,s、exp和frac字段分别为1位、k = 11 位和n = 52位,得到一个64位的表示。
遇到的问题
1.IEEE浮点表示方法由于第一次接触,明显觉得很难理解.记忆 2.在做第28页习题是,感觉gcc及 gdb运用很生涩浪费了很多时间