信息的表示和存储

数据存储

数据长短

寻址和直接顺序

表示数据0x12345678,数据中0x12为数据最高位: * 大端:

地址	0x100	0x101	0x102	0x103
数据	12	34	56	78

• 小端:

地址	0x100	0x101	0x102	0x103
数据	78	56	34	12

如何通过各种语言在二进制数据中进行加载与解析

一个常见的问题是：在一个二进制数据传输环境中，我们如何进行一些二进制的数据块传输与加载？

常见的一个头部: | MAGIC(4bytes) | Length(4bytes) | Data |

使用各种语言进行有效的加载？

• Java
• C
• Ruby
• Golang

详细用例见: https://github.com/qianjigui/sample-code-dataloader

C中的移位运算

• 左移(0xff<<8=0xff0)
• 右移(0xff000000>>8):
  • 无符号数据(unsigned int/long): 逻辑右移(=0x 0f f0 00 00)
  • 符号数据(int/long): 算术(左端补最高有效位的拷贝)右移(=0x ff f0 00 00)

整数表示

在C语言中,主要有有符号数字和无符号数字标示。 现做如下规约: * B:binary(位表示) * U:unsigned(无符号表示) * T:有符号表示 * 负数为二进制补码表示

数据组织: | 位 | w-1 | w-2 | ...... | 3 | 2 | 1 | 0 | |------|------|------|------|------|------|------|------| | 数据(=0/1)| x,,w-1,, | x,,w-2,, | ...... | x,,3,, | x,,2,, | x,,1,, | x,,0,, |

结果: * B2U,,w,,(x) = sum(i:0..(w-1)){x,,i,,2ⁱ^} * B2T,,w,,(x) = -x,,w-1,,2^w-1^ + sum(i:0..(w-2)){x,,i,,2ⁱ^} * T2U,,w,,(x) , 原则是基本的位表示保持不变 = B2U,,w,,(T2B,,w,,(x)) = x,,w-1,,2^w^ + x = x + 2^w^ (x < 0), x (x>=0) * 对于含有符号和无符号的一个比较运算时，C会隐含地将有符号强制转换为无符号数。这种方法对于标准的算术运算来说并没有差异，但是对于像<>的关系运算存在问题:

0==0U	1
-1 is smaller than 0	1
-1 is smaller than 0U	0

• 扩展一个数字的位:
  • 无符号数字转换为一个更大的数据类型，在头部补0--零扩展
  • 将一个二进制补码数字转换成更大的数据类型，采用符号扩展--头部添加最高有效位的值
• 截断数字:
  • [x,,w-1,, , x,,w-2,, , ... , x,,2,, , x,,1,, , x,,0,,] ＝截断只剩K位=> [x,,k-1,, , x,,k-2,, , ... , x,,2,, , x,,1,, , x,,0,,]

浮点数据表示

浮点数表示和基本运算

基于数据位的操作

Bit Twiddling Hacks : * 基于最高位的符号数判断

   int v;
int sign;
sign = v >> (sizeof(int)*CHAR_BIT-1);//v>>31

   * 判断符号位是否相同

   int x,y;
bool f = ((x^y)<0);

不需要跳转

• 语句处理绝对值

   int v;
unsigned int r;
int const mask = v >> sizeof(int)*CHAR_BIT - 1;
r = (v+mask) ^ mask;
r = (v^mask) - mask;

• 计算两个数的较大者/较小者

   int x;
int y;
int r;
r = y^((x^y)&-(x<y));//min(x,y)
r = x^((x^y)&-(x<y));//max(x,y)

r = y + ((x - y) & ((x - y) >> (sizeof(int) * CHAR_BIT - 1))); // min(x, y)
r = x - ((x - y) & ((x - y) >> (sizeof(int) * CHAR_BIT - 1))); // max(x, y)

• 判断一个数是否为2的幂

   unsigned int v;
bool f;
f = (v&(v-1))==0;//v==0时有问题，0不是2的幂次
f = v && !(v & (v - 1));

• 位标识处理

   bool f;         // conditional flag
unsigned int m; // the bit mask
unsigned int w; // the word to modify:  if (f) w |= m; else w &= ~m;

w ^= (-f ^ w) & m;

• 统计1-bit的个数

   unsigned int v; // count the number of bits set in v
unsigned int c; // c accumulates the total bits set in v
for (c = 0; v; c++)
{
  v &= v - 1; // clear the least significant bit set
}

• 数据交换

   #define SWAP(a, b) (((a) ^= (b)), ((b) ^= (a)), ((a) ^= (b)))

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标签/Tags

• ComputerSystem 1

相同类目/Categories

• JavaScript
• 信息的表示和处理
• Latex使用知识