初识JAVA虚拟机--数字编码

一、整数在Java虚拟机中的标识

java虚拟机中的整数：byte、short、int、long四种；分别标识8位、16位、32位、64位有符号整数。
整数在计算机中使用补码来表示，java虚拟机中也同理。
原码：符号位加上数字的二进制表示

int 10 的原码为：00000000 00000000 00000000 00001010
int -10 的原码为: 10000000 00000000 00000000 00001010

反码：就是在原码的基础上符号位不变其余取反

int -10的反码为: 11111111 11111111 11111111 11110101

补码：负数的补码就是反码加1，正整数的补码就是原码本身

int 10 的补码：00000000 00000000 00000000 00001010
int -10的补码：11111111 11111111 11111111 11110110

int a = -10;
for (int i=0;i<32;i++){
	int t=(a & 0x80000000 >>>)>>>>(31-i);
	System.out.print(t);
}

以上代码可以打印-10在虚拟机内的时间表示：

11111111111111111111111111110110

使用补码作为计算机内的时间存储的好处

可以统一数字0的表示

 由于0即非正数，也非负数
 如果0为正数：00000000 00000000 00000000 00000000
 如果0位负数：
 原码表示：10000000 00000000 00000000 00000000
 反码表示：11111111 11111111 11111111 11111111
 补码在反码的基础上加1，表示如下：
 补码表示：00000000 00000000 00000000 0000000
 可以看到使用补码作为整数编码，可以解决数字0的存储问题

使用补码可以简化整数的加减法计算

使用补码可以简化整数的加减法计算，将减法计算视为加法计算，实现减法和加法的完全统一，实现正数和服务加法的统一
 如果 byte -6+5的过程如下：
 -6 的补码：11111010
 5  的补码：00000101
直接相加得： 11111111 （-1）
计算byte 4+6的运算过程如下：
4的补码：00000100
6的补码：00000110
计算可得：00001010 （10）
使用补码表示只需要将补码简单地相加，无需区别正数或者负数；

二、浮点数在java虚拟机中的表示

浮点数：float 32位和 double64位两种
java虚拟机对于浮点存储参考了IEEE745的规范
以float为例：在IEEEE745规范中浮点数的组成分为三部分：符号位（1位）、字数位（8位）、尾数位（23位）

s eeeeeeee mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm

$浮点数取值为：sflag*m*2^{e-127}$
sflag表示符号，s为0时，sflag=1 ；s为1时，sflag=-1;m为尾数值，实际占用空间为23位，但是根据e的取值，有24位精度；当e全为0时，尾数位附近为0，否则尾数位附加为1；e为指数位，用8个字节；

float -5 ： 1 10000001 01000000000000000000000

符号位为1标识负数，指数位为10000001，表示129.
尾数位为：01000000000000000000000 。因为e不为0，故实际的尾数位为101000000000000000000000
尾数位表示2的指数次幂的和每一位表示和数列中的对应项是否为0；
$1*2^0+0*2^{-1}+1*2^{-2}+0*2^{-3}+0*2^{-4}+0*2^{-5}+……$
故 1 10000001 01000000000000000000000 的值为：
$-1*2^{129-127}*(1*2^0+0*2^{-1}+1*2^{-2}+0*2^{-3}+0*2^{-4}+0*2^{-5})=-1*4*1.25=-5$
float的特殊数字

描述	表示方式
正无穷	0 11111111 00000000000000000000000
负无穷	1 11111111 00000000000000000000000
NaN	0 11111111 10000000000000000000000
最大浮点数（3.4028235E38）	0 11111110 11111111111111111111111
最小规范化正浮点数（1.17549435E-38）	0 00000001 00000000000000000000000
最小正浮点数（1.4E-45）	0 00000000 00000000000000000000001
零	0 00000000 00000000000000000000000

注：指数为全为1标识无穷大和NaN的特殊数字；指数位全为0为非规范化的浮点数。

在Java中使用Float.floatToRawIntBits()函数可以获取一个单精度浮点数的IEEE 754 表示。

float a = -5;
System.out.println(Integer.toBinaryString(Float.floatToRawIntBits(a)));

程序运行输出：

11000000101000000000000000000000

其中，Float.floatToRawIntBits()函数最终由native方法实现：如下

JNIEXPORT jint JNICALL
Java_java_lang_Float_floatToRawIntBits(JNIEnv *env, jclass unused, jfloat v)
{
	union {
		int i;
		float f;
	} u;
	u.f = (float)v;
	return (jint)u.i;
}

为了获取float的内部表示，使用了C语音中union自然实现这个转换。

学习笔记。。。

来源：CSDN

作者：coding一百年

链接：https://blog.csdn.net/hdAccpli/article/details/104494238

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