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2.2 计算机中的数据类型

yuyutoo 2024-12-09 18:41 4 浏览 0 评论

上一次我们详细介绍了,一起学习C++:2.1计算机中的数据存储与表示 ,今天我们来了解下计算机中的主要数据类型及其用法。

利用计算机求解问题,首先要做的就是将数据引入到计算机中。在程序语言中是通过数据类型来描述不同的数据形式的,数据类型不同,求解问题的方法也会不同。(红色标注的是C++特有的数据类型,其余是C中就有的数据类型)

1.整型

C++语言整型分为长整型(long int)、基本整型(int)和短整型(short int),long int可以简写为long、 short int可以简写为short。一般它们所占空间大小的关系为short ≤int ≤ long。

不同的数据类型规定了不同的机器数长度,决定了对应数据的数值范围,当一个整数超出此范围时计算机会将其转化为数值范围内所允许的一个数,称为整型数据的溢出处理。

一般地,超过最大值的有符号整型数值会向上溢出变为负数,超过最小值的数据会向下溢出变成正数。例如下图中32767的补码0111111111111111(补)和1的补码000000000000001(补)相加得到1000000000000000(补),该补码换算为原码对应十进制的-32768。


2.浮点型

C++语言中浮点型又称实型,分为单精度(float)、双精度(double)和长双精度(long double)3种。在C++中规定float型在内存中占用4个字节,提供7位有效数字;double型和long double型在内存中占用8个字节,提供16位有效数字。

因为浮点型数据长度是有限的,所以浮点数存在计算误差。虽然浮点数精度越高计算结果越精确,但其处理时间也长。一个较大的浮点数与一个很小的浮点数做加法时,由于精度限制使得很小的浮点数被忽略了,从而使得这样的加法无意义

#include <iostream> //包含输入输出流的库

#include <iomanip> // 包含输入输出格式化的库

using namespace std; // 使用命名空间std,使得可以直接使用std命名空间下的函数和对象,//无需前缀std::

int main()

{

float a = 0.00000678f;

double b = 0.00000678;

a = a + 111111.111f;

b = b + 111111.111;


cout << setiosflags(ios:: fixed) << setprecision(16); // 使用setiosflags(ios::fixed) // 和 setprecision(16) 函数来设置输出的格式,保留小数点后16位


cout << "a=" << a << " ,b=" << b << endl;

return 0;

}


疑点解释:在计算机中,浮点数的表示和运算是通过浮点数标准(如IEEE 754)来实现的。

当执行 float a = 0.00000678f; C++中这里的0.00000678f叫做常量或者字面常量,别的语言可能就是说是个数字,不强调啥量,这里结尾f是表示这是个float型浮点型数据,因为默认的话,编译器会把他解释为double型,然后用double型对应的二进制转化方式表示。这里输出结果为a=111111.1093750000000000, b=111111.1110067800036632,可以注意到a好像什么都没加一样,b在一定程度上加了一个很小的数,这告诉我们在计算时切记不要用“大数加小数”。

这里这个语句时,计算机会进行以下步骤:

(1)分配内存:为浮点数变量 a 分配内存空间,用来存储浮点数的值。

(2)表示浮点数:将浮点数字面量0.00000678f 的值转化为二进制表示。(加不加f的会在这一步有区别,因为浮点数的表示会不同或者说同一个数用float对应的二进制表示方法和double对应的二进制方法不同,详情见一起学习C++:2.1计算机中的数据存储与表示

在IEEE 754浮点数标准中,单精度浮点数(float 类型)使用32位(4字节)来表示。这32位被划分为三个部分:符号位、指数位和尾数位。(这里如果用0.00000678就会被默认解释为双精度浮点数类型,即在二进制转换时用64位存储对应的方法来表示,也就是说十进制的数字要转化为二进制,但是同一个数字转化为单精度和双精度的结果是不同的。由于 a 是一个单精度浮点数类型变量,在赋值操作时,编译器将执行双精度到单精度的隐式转换。这意味着双精度浮点数 0.00000678 会被转换为单精度浮点数,并存储在 a 所分配的内存空间中,这种隐式转换肯定是不可取的,因为我们要对数据存储做好管理)

(3)存储浮点数:将二进制表示的值存储到变量 a 所分配的内存空间中。

浮点数的表示和运算涉及到浮点数的规范化、舍入和溢出等问题,具体细节取决于计算机的硬件和所使用的浮点数标准。需要注意的是,浮点数运算存在精度限制和舍入误差,这可能会导致浮点数结果的微小差异或不精确性。

3.字符型

C++语言字符型分为有符号((signed char)和无符号(unsignedchar)两种,其中signed书写时可以省略。

字符型数据在内存中占用1个字节,采用二进制形式存储。字符型存放的一个字节实际上存放的就是一个正整数,也就是它的ASCII码值。

字符型数据可以存储单字节字符,如ASCII码,此时在内存中的数据是字符的ASCII码值。例如字符'A'在内存中的存储形式为

在C++语言中字符型数据和整型数据之间可以通用。一个字符数据可以赋给整型变量,一个整型数据也可以赋给字符型变量,还可以对字符型数据进行算术运算。(因为字符型数据在内存中存的就是整数),见下面代码例子:

#include <iostream>

using namespace std;

int main()

{

int i, j;

char c1, c2;

c1 = 'a'; // 字符数据赋值给字符型

c2 = 98; //整数数据赋值给字符型

i='A'; //字符数据赋值给整型

j=66; //整数数据赋值给整型

cout << "i=" << i << ",j=" << j << ",c1=" << c1 << ",c2=" << c2 << endl;

cout << "c1-32=" << c1 - 32 << endl; // 字符型可以进行减法运算

return 0;

}

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