筆試面試的過程中難免會遇到很多自己不清楚或者是當(dāng)時不清楚的問題，關(guān)于浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)的問題我認(rèn)為是比較難的問題啦，如果不清楚浮點(diǎn)型存儲問題，回答問題只有猜結(jié)果了。
在面試的過程中一般面試官也很少問關(guān)于浮點(diǎn)數(shù)的問題，因?yàn)楦↑c(diǎn)數(shù)對于很多的處理器是不支持的，對于上層應(yīng)用的程序員而言，存儲類型的問題都會考慮，但是對于嵌入式程序員掌握內(nèi)存的分配情況是必須的，只有這樣才能把握基本的操作，關(guān)于浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)，在C語言中存在兩種類型的浮點(diǎn)型，其中一種是單精度的浮點(diǎn)型(float)、雙精度的浮點(diǎn)型(double)。浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)和一般的整形數(shù)據(jù)具有較大的差別，具體的差別就是浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)是一個近似值，并不是一個準(zhǔn)確的值，這也就是為什么在比較浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)的大小時不能采用直接等于的方式進(jìn)行比較，因?yàn)楦↑c(diǎn)型只是一個近似值，也就是一個值可能表示一個范圍區(qū)間，這樣的表達(dá)方式就使得對浮點(diǎn)型采用相等的判斷方法進(jìn)行判斷可能不合理，只有通過比較一個數(shù)是否在這個小的范圍內(nèi)，在這個小的范圍內(nèi)說明這個數(shù)可以表述這個范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)。因此在計算值比較兩個浮點(diǎn)數(shù)變量不能通過做差是否等于零來判斷。而只能通過如下的方式判斷：
- const float ESPSION = 0.000001；
- if((x-y)>=-ESPSION && (x-y)<= ESPSION)
這種實(shí)現(xiàn)方式是基本的比較方式，這種判讀方法剛好就是判斷變量是否處于一個范圍內(nèi)，這里的范圍是-0.000001<x<0.000001。
記得在網(wǎng)上關(guān)于浮點(diǎn)型的一道題目如下：
- typedef union test
- {
- float a;
- int i;
- char c[4];
- }Test;
- int main()
- {
- Test t;
- t.a = 5.0;
- printf("%f\n",t.a)
- printf("%d\n",t.i);
- printf("%c,%c,%c,%c\n",t.c[3],t.c[2],t.c[1],t.c[0]);
- return 0;
- }
這個題剛開始看的時候我并不知道其中有什么問題，我認(rèn)為就是簡單的數(shù)值強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，但是后面我發(fā)現(xiàn)并不是強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，這個題只有搞清楚了數(shù)據(jù)的存儲方式才能真正的清楚輸出的結(jié)果。
其實(shí)關(guān)于數(shù)據(jù)類型的存儲方式問題的題目類型很多，其中比較常見的有：1、存儲空間大小問題，即字節(jié)對齊問題，這種問題一般要求我們對基本類型了解其中的基本原理，相對來說比較簡單。2、字符串的長度問題，這種問題主要是通過sizeof，strlen這兩個不同的函數(shù)來比較。3、還有一類問題就是采用printf函數(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換問題。這種轉(zhuǎn)化問題是在printf的格式中體現(xiàn)出來的，是各種關(guān)于內(nèi)存分布最容易失誤的地方，為什么說最容易失誤呢，因?yàn)椴煌膮?shù)就有可能產(chǎn)生不一樣的輸出結(jié)果，說白了這種題很容易出錯是因?yàn)槲覀兒苌僮⒁膺@些問題。
上面的這個題返回值非常的特殊，為什么會特殊呢？我就通過浮點(diǎn)數(shù)的基本存儲方式來說明。在32位系統(tǒng)中，float類型占有4個bytes，double則占有8個bytes。對于整形數(shù)據(jù)而言，我們很容易就知道數(shù)據(jù)是順序存儲的，雖然有大小端之分，但是基本的準(zhǔn)則我們認(rèn)為是按照順序存儲的。但是float和double型卻是比較特殊的數(shù)據(jù)類型，因?yàn)檫@兩種數(shù)據(jù)類型并不是按照整形數(shù)據(jù)的順序存儲方式進(jìn)行存儲的，而是按照一定的標(biāo)志IEEE來實(shí)現(xiàn)的，都有各自的標(biāo)志編碼方式：
浮點(diǎn)型變量在計算機(jī)內(nèi)存中占用4字節(jié)（Byte）,即32-bit。遵循IEEE-754格式標(biāo)準(zhǔn)。一個浮點(diǎn)數(shù)由2部分組成：底數(shù)m 和 指數(shù)e。
±mantissa × 2^exponent
（注意，公式中的mantissa 和 exponent使用二進(jìn)制表示）
（具體可參看深入理解計算機(jī)系統(tǒng)）
底數(shù)部分 使用２進(jìn)制數(shù)來表示此浮點(diǎn)數(shù)的實(shí)際值。
指數(shù)部分 占用８-bit的二進(jìn)制數(shù)，可表示數(shù)值范圍為0－255。但是指數(shù)應(yīng)可正可負(fù)，所以IEEE規(guī)定，此處算出的次方（即是來自內(nèi)存存儲的內(nèi)容，存儲指數(shù)）須減去127才是真正的指數(shù)（實(shí)際的指數(shù)，如12.5轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制為：1100.100=1.100100*23, 3即為實(shí)際指數(shù)）。所以float的指數(shù)可從 -126到128.
底數(shù)部分實(shí)際是占用24-bit的一個值，由于其最高位始終為1，所以最高位省去不存儲，在存儲中只有23-bit。到目前為止，底數(shù)部分23位加上指數(shù)部分8位 使用31位。那么前面說過，float是占用4個字節(jié)即32-bit, 那么還有一位是干嘛用的呢？ 還有一位，其實(shí)就是4字節(jié)中的最高位，用來指示浮點(diǎn)數(shù)的正負(fù)，當(dāng)最高位是1時，為負(fù)數(shù)，最高位是0時，為正數(shù)。
也就是說我們可以認(rèn)為float在小端CPU的編碼方式應(yīng)該是:
31<-------------------------------------------------0
S(1bit)| E(8bits)| M(23bits) |
即：
-----------------------------------------------------
ADDR0+3 ADDR0+2 ADDR0+1 ADDR0
SEEEEEEE EMMMMMMM MMMMMMMM MMMMMMMM
-----------------------------------------------------
S: 表示浮點(diǎn)數(shù)正負(fù)，1為負(fù)數(shù)，0為正數(shù)。
E: 指數(shù)加上127后的值的二進(jìn)制數(shù)
M: 24-bit的底數(shù)（只存儲23-bit）
需要注意，浮點(diǎn)數(shù)為0時，指數(shù)和底數(shù)都為0，但此前的公式不成立。因?yàn)?/span>2的0次方為1，所以，0是個特例。當(dāng)然，這個特例也不用認(rèn)為去干擾，編譯器會自動去識別。
這樣我們就可以知道前面這個題中輸出的結(jié)果啦，從上面的分析可以知道一個float型的數(shù)的基本存儲方式，按照上面的實(shí)現(xiàn)可以知道5.0的存儲方式為如下的形式：
01000000101000000000000000000000
從上面的這個存儲形式我們可以得到基本的整形數(shù)值時0x40A00000。進(jìn)而也就知道了4個bytes中的數(shù)值大小。
這是充分利用了聯(lián)合體的共享內(nèi)存特性，我們改變程序如下所示：
- #include<stdio.h>
- typedef union test
- {
- float a;
- int i;
- char c[4];
- }Test;
- int main()
- {
- Test t;
- t.a = 5.0;
- printf("%f\n",t.a);
- printf("%d\n",t.i);
- printf("%c,%c,%c,%c\n",t.c[3],t.c[2],t.c[1],t.c[0]);
- t.i = 65;
- printf("%f\n",t.a);
- printf("%d\n",t.i);
- printf("%c,%c,%c,%c\n",t.c[3],t.c[2],t.c[1],t.c[0]);
- return 0;
- }
根據(jù)上面的分析，可以比較方便的計算出結(jié)果如下所示：
當(dāng)然這只是我在X86系統(tǒng)中的輸出，在大端系統(tǒng)中會是什么結(jié)果我不得而知，具體的要參看IEEE標(biāo)準(zhǔn)。
float類型的數(shù)據(jù)是比較復(fù)雜的問題，我將在后面認(rèn)真研究，爭取早日解決各種問題。