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在现实生活中，我们经常使用整数和小数，不知道你有没有思考过，这些数字在计算机中是如何存储的？

我们学习计算机知识时，经常听到「定点数」和「浮点数」，它们之间有什么区别？

平时说到整数，我们就说它是一个定点数，说到小数，就说它是一个浮点数，这种说法是正确的吗？

这篇文章，我们先来看一下，「定点数」究竟与整数和小数有什么关系。

什么是定点数？

要想理解什么是「定点数」，首先，我们需要理解「定点」究竟是什么意思？

我们都知道，数字既包括整数，又包括小数，而小数的精度范围要比整数大得多，所以如果我们想在计算机中，既能表示整数，也能表示小数，关键就在于这个小数点如何表示？

于是人们想出一种方法，即约定计算机中小数点的位置，且这个位置固定不变，小数点前、后的数字，分别用二进制表示，然后组合起来就可以把这个数字在计算机中存储起来，这种表示方式叫做「定点」表示法，用这种方法表示的数字叫做「定点数」。

也就是说「定」是指固定的意思，「点」是指小数点，小数点位置固定即定点数名字的由来。

定点数如何表示数字？

既然定点数只是表示数字的一种方式，那试想，它可以表示整数吗？可以表示小数吗？

答案是肯定的。

定点数如果要表示整数或小数，分为以下三种情况：

1. 纯整数：例如整数 100，小数点其实在最后一位，所以忽略不写

2. 纯小数：例如：0.123，小数点固定在最高位

3. 整数+小数：例如 1.24、10.34，小数点在指定某个位置

对于前两种情况，纯整数和纯小数，因为小数点固定在最低位和最高位，所以它们用定点数表示时，原理是相同的，只需要把整数部分、小数部分，按照十进制转二进制的规则，分别转换即可。

而对于整数 + 小数的情况，用定点表示时，需要约定小数点的位置，才能在计算机中表示。

定点数表示纯整数和纯小数

听闻不如一见，我们举几个例子。先来看一下定点数如何表示纯整数和纯小数？

对于纯整数 100，由于小数点固定在最低位，假定我们以 1 个字节（8 bit）表示，用定点数表示如下（D 为十进制缩写，B 为二进制缩写）：

100(D) = 01100100(B)

对于纯小数 0.125，由于小数点固定在最高位，同样以 1 个字节（8 bit）表示，用定点数表示如下：

0.125(D) = 0.00100000(B)

从以上例子可以看出，这 2 种情况用定点数表示都比较简单，按照十进制转为二进制规则，即可得到结果。

定点数表示整数+小数

我们再来看定点数如何表示整数 + 小数？

这种情况下，我们需要先约定小数点的位置。

依旧以 1 个字节（8 bit）为例，我们可以约定前 5 位表示整数部分，后 3 位表示小数部分。

对于数字 1.5 用定点数表示就是这样：

1.5(D) = 00001 100(B)

数字 25.125 用定点数表示就是这样：

25.125(D) = 11001 001(B)

这就是用定点数表示一个小数的方式。这里再总结一下这个过程：

1. 在有限的 bit 宽度下，先约定小数点的位置

2. 整数部分和小数部分，分别转换为二进制表示

3. 两部分二进制组合起来，即是结果

在计算机中，用定点数表示一个数字的方法，是不是很简单？

但是有没有发现一个问题，我们约定了前 5 位表示整数部分，后 3 位表示小数部分，此时这个整数部分的二进制最大值只能是 11111，即十进制的 31，小数部分的二进制最大只能表示 0.111，即十进制的 0.875。

如果我们想要表示更大范围的值，怎么办？

1. 扩大 bit 的宽度：例如使用 2 个字节、4 个字节，这样整数部分和小数部分宽度增加，表示范围也就变大了

2. 改变小数点的位置：小数点向后移动，整个数字范围就会扩大，但是小数部分的精度就会越来越低，没有办法表示类似 0.00001 这种高精度的值

由此我们发现，不管如何约定小数点的位置，都会存在以下问题:

• 数值的表示范围有限（小数点越靠左，整个数值范围越小）

• 数值的精度范围有限（小数点越靠右，数值精度越低）

总的来说，就是用定点数表示的小数，不仅数值的范围表示有限，而且其精度也很低。要想解决这 2 个问题，所以人们就提出了使用「浮点数」的方式表示数字，关于浮点数的表示方法，我们会在下一篇文章进行讲解。

虽然定点数表示数字，存在以上说的这些问题，但也只是在表示小数的场景下。如果只是用于表示整数，还是非常方便的。

所以，现代计算机中一般使用定点数来表示整数。

总结

这篇文章我们主要讲了，在计算机中如何使用定点数表示一个数字。总结如下：

1. 定点数是在计算机中表示数字的一种方式，它既可以表示整数，也可以表示小数

2. 在固定 bit 下，约定小数点的位置，然后把整数部分和小数部分分别转换为二进制，就是定点数的结果

3. 受限于小数点的位置，用定点数表示小数时，数值的范围和小数精度是有限的

4. 在现代计算机中，定点数通常用来表示整数，对于高精度的小数，通常用浮点数表示

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