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Aula 02 - Representação de Dados

Apresentação

Ao cruzar a fronteira entre software e a CPU, descobrimos que não existem “Strings” ou “Imagens”, existem apenas correntes elétricas ligadas ou desligadas (1s e 0s). Vamos analisar a estrutura sob a ótica de C/C++.

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🔢 1. Sistema Binário e Hexadecimal

🔢 1. Sistema Binário e Hexadecimal

O computador compreende nativamente a base 2 (Binário). Como a escrita binária é muito longa para os humanos, nós a agrupamos em Blocos de 4 (Base 16 - Hexadecimal).

  • Bit: 0 ou 1
  • Byte: 8 bits (00000000 a 11111111, indo de 0 a 255 no decimal)

🔢 1. Sistema Binário e Hexadecimal

Por que Hexadecimal é amado pelos desenvolvedores C/C++? Um Byte (8 bits) pode ser perfeitamente representado por exatos dois caracteres Hexadecimais. FF é o mesmo que 11111111.

🔢 1. Sistema Binário e Hexadecimal

$ # Como você lida com Hex no C++?
$ cat var.cpp
int mascara_de_bits = 0xFF; // Representa 255

🔢 1. Sistema Binário e Hexadecimal

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🔋 2. Inteiros com e sem Sinal (Unsigned)

🔋 2. Inteiros com e sem Sinal (Unsigned)

Em C/C++, o rigor nos tipos provém diretamente do hardware:

🔋 2. Inteiros com e sem Sinal (Unsigned)

int x = 255;           // Geralmente um int é 32 bits, comportando valores grandes, podendo ser negativo (signed).
unsigned char y = 255; // 8 bits sem sinal (0 a 255)
signed char z = -1;    // 8 bits com sinal (-128 a 127)

🔋 2. Inteiros com e sem Sinal (Unsigned)

No hardware, inteiros negativos são representados usando a regra de Complemento de 2. Para obtermos o binário do -1, invertemos todos os bits de 1 e somamos 1.

🔋 2. Inteiros com e sem Sinal (Unsigned)

WARNING

Sempre avalie Overshoot. Um loop usando unsigned int i = 10; while(i >= 0) será um loop infinito, porque quando i atingir 0 e for subtraído, ele NUNCA ficará negativo; ele executará o “Wrap-around” arquitetural, voltando ao valor limite de (4.294.967.295).

🔋 2. Inteiros com e sem Sinal (Unsigned)

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🧮 3. Ponto Flutuante (IEEE 754)

🧮 3. Ponto Flutuante (IEEE 754)

Os famosos tipos float e double. O processador possui normalmente um setor dedicado de FPU (Floating Point Unit) para eles.

A representação oficial IEEE 754 os divide em 3 porções:

🧮 3. Ponto Flutuante (IEEE 754)

flowchart LR
    A["Sinal (1 bit)"] --- B["Expoente (8 bits)"] --- C["Fração/Mantissa (23 bits)"]
    style A fill:#ff9999
    style B fill:#99ccff
    style C fill:#ccffcc

🧮 3. Ponto Flutuante (IEEE 754)

O Perigo da Precisão!

🧮 3. Ponto Flutuante (IEEE 754)

CAUTION

Ao somar decimais repetidamente, as variações de mantissa geram margens de erro: 0.1 + 0.2 raramente é exatamente 0.3 na FPU, mas sim 0.30000000000000004! Evite comparadores igualitários (==) em floats. Jamais use floats transacionando valores bancários estritos em backend, use estruturas customizadas dimensionais inteiras.

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🚀 Resumo Prático

🚀 Resumo Prático

A maneira como você escolhe o tipo primitivo da variável modela a fisionomia do registrador acionado na máquina durante o fetch. Entender o Overflow é a proteção básica contra corrupção lógica do código.

Visão de gráfico