二进制浮点数采用二进制科学计数法表示,其结构由符号位、指数位和尾数位组成。以下是具体解析:
一、基本结构
符号位(Sign Bit) 1位,0表示正数,1表示负数。
指数位(Exponent)
- 单精度(32位):8位
- 双精度(64位):11位
指数采用偏移表示法,实际存储值为 `exponent - bias`,其中 `bias` 为1023(单精度)或1023-127=896(双精度)。
尾数位(Mantissa)
- 单精度(32位):23位
- 双精度(64位):52位
尾数以二进制科学计数法表示,首位为1(隐含),实际存储为 `1.M`,其中 `M` 为小数部分。
二、数值计算公式
浮点数表示为:
$$
text{value} = (-1)^{text{sign}} times 1.M times 2^{text{exponent}}
$$
例如,双精度浮点数 `1.234` 的二进制表示需通过上述步骤计算得出。
三、转换规则
整数部分转换: 采用“除2取余,逆序排列”法,如十进制 `10` 转换为二进制 `1010`。 采用“乘2取整,顺序排列”法,如十进制 `0.625` 转换为二进制 `0.101`。 小数点后移3位(单精度)或127位(双精度),得到指数 `130`(二进制 `10000010`)。 四、注意事项小数部分转换:
尾数处理:
精度问题:尾数位数有限,无法精确表示所有十进制数,存在舍入误差。
隐藏位技术:最高位1不存储,实际可用位数比声明位数少1(如52位尾数实际存储51位)。
五、应用标准
C/C++等语言遵循IEEE 754标准,该标准定义了单精度(32位)和双精度(64位)浮点数的具体格式。