再议C语言第一节（C类型与运算）讲座整理

本文主要是介绍再议C语言第一节（C类型与运算）讲座整理，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

一、数据类型
   1、float和double
    首先先分享一下浮点数的相关知识。
   浮点数是属于有理数中某特定子集的数的数字表示，在计算机中用以近似表示任意某个实数。具体的说，这个实数由一个整数或定点数（即尾数）乘以某个基数（计算机中通常是2）的整数次幂得到，这种表示方法类似于基数为10的科学记数法。
   从存储结构和算法上来讲，double和float是一样的，不一样的地方仅仅是float是32位的，double是64位的，所以double能存储更高的精度。
    任何数据在内存中都是以二进制（0或1）顺序存储的，每一个1或0被称为1位，而在x86CPU上一个字节是8位。比如一个16位（2字节）的short int型变量的值是1000，那么它的二进制表达就是：00000011 11101000。由于Intel CPU的架构原因，它是按字节倒序存储的，那么就因该是这样：11101000 00000011，这就是定点数1000在内存中的结构。
    目前C/C++编译器标准都遵照IEEE制定的浮点数表示法来进行float,double运算。这种结构是一种科学计数法，用符号、指数和尾数来表示，底数定为2——即把一个浮点数表示为尾数乘以2的指数次方再添上符号。下面是具体的规格：
````````符号位阶码尾数长度
float    1     8    23   32
double   1    11    52   64
临时数   1    15    64   80
由于通常C编译器默认浮点数是double型的，下面以double为例：
共计64位，折合8字节。由最高到最低位分别是第63、62、61、……、0位：
    最高位63位是符号位，1表示该数为负，0正；
    62-52位，一共11位是指数位；
    51-0位，一共52位是尾数位。
   相信大家都遇到过判断某一浮点数是否为零的情况，如下
   float a;
   if ( a>-0.000001 && a< 0.000001 )对。
   而 if( a == 0 )不对！
   同理，在编程过程中经常会涉及到判断两个数是否相等的情况
   对于整型数if（a == b）这样的一个语句就可以解决全部的问题但是对于浮点数是不同的
   首先，因为计算机采用二进制只能表示有限个数字，无法映射到整个实数空间，所以计算机只能在某个范围内接近某个浮点数，大多数浮点数都是无法精确的表达的。
   其次计算机浮点数的精度在单精度float类型下，只有7位，在进行浮点运算的时候，这个精度往往会导致运算的结果和实际期望的结果之间有误差。
因此，我们很难用a == b 来判断两浮点数是否相同。那么，我们如何判断两个浮点数是否相等呢？利用差值的绝对值的精度来判断，具体实现
   f1和f2是两个浮点数，precision是我们自己设置的精度，比如1e-6。则可以用 fabs(f1-f2)<=precision 来判断f1和f2是否相等。如果要求更高的精度，则把precision定得更小就行了
   这个方法依然存在问题：首先，precision是一个绝对的数据，也就是误差分析当中所说的绝对误差，使用一个固定的数值，对于float类型可以表达的整个数域来说是不可以的。
   解决方法：既然绝对误差不可以，那么自然的我们就会想到了相对误差。
    bool IsEqual(float a, float b, float relError )
    {
        return ( fabs ( (a-b)/a ) < relError ) ? true : false;
    }

    这样写还不完善，因为是拿固定的第一个参数做比较的，那么在调用IsEqual(a, b, relError ) 和 IsEqual(b, a, relError ) 的时候，可能得到不同的结果。同时如果第一个参数是0的话，就有可能是除0溢出。这个可以改造：把除数选取为a和b当中绝对数值较大的即可
    bool IsEqual(float a, float b, float relError )
    {
        if (fabs(a)>fabs(b)) return ( fabs((a-b)/a) > relError ) ? true : false;
        else return (fabs( (a-b)/b) > relError ) ? true : false;
    }

    使用相对误差就很完善吗？也不是。当a和b都为0时，将出现除数为0的情况；并且在某些特殊情况下，相对误差也不能代表全部。比如在判断空间三点是否共线的时候，使用判断点到另外两个点形成的线段的距离的方法的时候，只用相对误差是不够的，因为线段距离可能很段，也可能很长，点到线段的距离，以及线段的长度做综合比较的时候，需要相对误差和绝对误差结合的方式才可以。相对完整的比较算法应该如下：

bool IsEqual(float a, float b, float absError, float relError ){if (a==b) return true ;if (fabs(a-b)<absError ) return true ;if (fabs(a)>fabs(b)) return (fabs((a-b)/a>relError ) ? true : false;else return (fabs((a-b)/b>relError ) ? true : false;}

注意：如果符合IEEE 754标准规定的话，浮点数没有无符号型的。

    参考多篇博客，在这里向各位表达谢意。
    2、register相关内容
    首先，register变量必须是能被CPU所接受的类型。这通常意味着register变量必须是一个单个的值，并且长度应该小于或者等于整型的长度。不过，有些机器的寄存器也能存放浮点数。
其次，因为register变量可能不存放在内存中，所以不能用“&”来获取register变量的地址。
由于寄存器的数量有限，而且某些寄存器只能接受特定类型的数据（如指针和浮点数），因此真正起作用的register修饰符的数目和类型都依赖于运行程序的机器，而任何多余的register修饰符都将被编译程序所忽略。
在某些情况下，把变量保存在寄存器中反而会降低程序的运行速度。因为被占用的寄存器不能再用于其它目的；或者变量被使用的次数不够多，不足以装入和存储变量所带来的额外开销。
早期的C编译程序不会把变量保存在寄存器中，除非你命令它这样做，这时register修饰符是C语言的一种很有价值的补充。然而，随着编译程序设计技术的进步，在决定那些变量应该被存到寄存器中时，现在的C编译环境能比程序员做出更好的决定。实际上，许多编译程序都会忽略register修饰符，因为尽管它完全合法，但它仅仅是暗示而不是命令。————摘录自百度百科
    以前总以为register是命令，学长的讲座让我认识到了自己认识的误区。
    3、volatile关键字

volatile提醒编译器它后面所定义的变量随时都有可能改变，因此编译后的程序每次需要存储或读取这个变量的时候，都会直接从变量地址中读取数据。如果没有volatile关键字，则编译器可能优化读取和存储，可能暂时使用寄存器中的值，如果这个变量由别的程序更新了的话，将出现不一致的现象。下面分享一下亲手实践浮点类型运算时候发现的问题，以上已有解答。