假定一台32位字长的机器中,采用小端方式存放数据,浮点数用IEEE 754标准表示,float x=2.75;假设变量x的地址为0x0018ff40,请说明变量x在内存中是如何存储的,包括每个存储单元地址和内容。
时间: 2023-05-29 11:01:23 浏览: 138
在小端存储方式下,低字节存储在低地址,高字节存储在高地址。
首先,将2.75转成二进制。2的二进制为10,将小数部分转换成二进制,0.75乘以2等于1.5,整数部分为1,小数部分为0.5,继续将0.5乘以2,得到1,小数部分为0。所以2.75的二进制为10.11。
根据IEEE 754标准,单精度浮点数用32位二进制表示,其中第1位为符号位,接下来的8位为指数位,剩下的23位为尾数位。对于正数,符号位为0。
将10.11转成IEEE 754标准的二进制表示即为:0 10000000 01011000000000000000000
接下来,将这32位二进制按小端存储方式逐个存储到内存中,从变量x的地址0x0018ff40开始:
地址 内容
0x0018ff40 0b00000000
0x0018ff41 0b00000000
0x0018ff42 0b01011000
0x0018ff43 0b10000000
因此,变量x在内存中的存储方式为0x0018ff40: 0b00000000、0x0018ff41: 0b00000000、0x0018ff42: 0b01011000、0x0018ff43: 0b10000000。
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```
+-----------+-----------+
| 11001100 | 01000010 | <- 地址 A
+-----------+-----------+
```
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```
+-----------+-----------+-----------+
| 00000001 | 10111011 | 11001000 | <- 地址 A
+-----------+-----------+-----------+
```
其中,1.23 的二进制表示为 `00111111 11011101 01101100 11001100`,在这里,我们将其拆分为 3 个字节,分别存放在地址 A、A+1、A+2 处。
CPU 读取这个 double 类型数据时,需要先将地址 A 发送给内存控制器,内存控制器会将该地址所对应的 4 字节数据块全部读取到 CPU 的寄存器中,然后 CPU 会根据数据类型的大小和存放方式,将这些数据重新组合成一个 double 类型的数据。具体地,CPU 可以通过以下步骤完成这个任务:
1. 将地址 A 的数据和地址 A+1 的前 4 位(即 `0001`)进行拼接,得到 `00111111 11011101 01101101`;
2. 将地址 A+1 的后 4 位(即 `1000`)和地址 A+2 的数据进行拼接,得到 `00000000 00000000 00000000 11001100`;
3. 将步骤 1 和步骤 2 得到的两个 4 字节数据块进行拼接,得到 `00111111 11011101 01101101 11001100`;
4. 将步骤 3 得到的 8 字节数据转换为 double 类型的数据,即得到原始的数值 1.23。
可以看出,在非边界对齐的情况下,CPU 读取一个 double 类型的数据需要进行多次读取和拼接操作,会比较耗时。因此,在实际的编程中,我们应该尽量避免使用非边界对齐的方式来存储数据。