C語言進階——資料的存儲資料的存儲

深度剖析資料在記憶體中的存儲

資料類型詳細介紹

整型在記憶體中的存儲：原碼、反碼、補碼

大小端位元組序介紹及判斷

浮點型在記憶體中的存儲解析

c語言類型

内置類型 char(1) short(2) int (4) long float(4) double(8) 自定義類型

類型的意義

使用這個類型開辟記憶體空間的大小(大小決定了适用範圍)。 如何看待記憶體空間的視角。

類型的基本歸類

--------整型家族-------- char unsigned char signed char short unsigned short[int] signed char[int] int unsigned int signed int unsigned long[int] signed long[int] --------浮點數家族-------- float double --------構造類型-------- 數組類型 結構體類型 struct 枚舉類型 enum 聯合類型 union --------指針類型-------- int *pi; char *pc; float *pf; void *pv; --------空類型-------- void表示空類型(無類型) 通常應用于函數的傳回類型、函數的參數、指針類型。 例如： void test(void); //該函數不需要參數

一個變量的建立是要在記憶體中開辟空間的，空間的大小根據變量的資料類型決定。

要了解資料類型的存儲，要先了解原碼、反碼、補碼的概念：

計算機中的有符号數（整型）有三種表示方法，即原碼、反碼和補碼。 （無符号數的原碼、反碼、補碼的數值表示方式相同，不多解釋。） 三種表示方法均有符号位和數值位兩部分，符号位都是用0表示"正”，用1表示"“負”，而數值位三種表示方法各不相同。 原碼 直接将二進制按照正負數的形式翻譯成二進制就可以。 反碼 将原碼的符号位不變，其他位依次按位取反就可以得到了。 補碼 反碼+1就是補碼

正數的原碼、反碼、補碼都相同。 對于整型來說：資料存放記憶體其實放的是補碼。 為什麼呢？ 在計算機系統中，數值一律用補碼來表示和存儲。原因在于，使用補碼，可以将符号位和數值域統一處理;同時，加法和減法也可以統一處理( cpu隻有加法器）此外，補碼與原碼互相轉換，其運算過程是相同的，不需要額外的硬體電路。

梳理

整數 有符号數 正數：原碼、反碼、補碼相同 負數：原碼、反碼、補碼各不相同，要進行計算 無符号數 原碼、反碼、補碼相同

在實際代碼運作中，資料并不是按照我們寫的數值順序存儲。為什麼呢？

整數在記憶體中是倒着存的 例如： a的存儲：0x14 00 00 00 b的存儲：0xf6 ff ff ff

1.什麼是大端小端

大端/大端位元組序（存儲）模式，是指資料的低位儲存在記憶體的高位址中，而資料的高位，儲存在記憶體的低位址中； 小端/小端位元組序（存儲）模式，是指資料的低位儲存在記憶體的低位址中，而資料的高位，儲存在記憶體的高位址中。 前面舉例的ab存儲使用的是小端存儲。

2.為什麼有大端和小端：

為什麼會有大小端模式之分呢?這是因為在計算機系統中，我們是以位元組為機關的，每個位址單元都對應着一個位元組，一個位元組為8bit。但是在c語言中除了8bit的char之外，還有16bit的short型，32bit的long型（要看具體的編譯器），另外，對于位數大于8位的處理器，例如16位或者32位的處理器，由于寄存器寬度大于一個位元組，那麼必然存在着一個如果将多個位元組安排的問題。是以就導緻了大端存儲模式和小端存儲模式。 例如一個16bit的short型×，在記憶體中的位址為0x0010 ，x的值為0x1122，那麼0x11為高位元組，0x22為低位元組。對于大端模式，就将ox11放在低位址中，即0x0010中，0x22放在高位址中，即0x0011中。小端模式，剛好相反。我們常用的×86結構是小端模式，而keil c51則為大端模式。很多的arm，dsp都為小端模式。有些arm處理器還可以由硬體來選擇是大端模式還是小端模式。

請簡述大端位元組序和小端位元組序的概念，設計一個小程式來判斷目前機器的位元組序。 概念

有符号的char的範圍是：-128~127

無符号的char的範圍是：0~255

常見的浮點數：

3.14159 、1e10=1.0x 10的十次方 浮點數家族包括 long double類型。 浮點數表示的範圍： float.h中定義（float.h在安裝目錄下-vc-include）

浮點數存儲的例子：

浮點數的存儲的詳細解讀

根據國際标準ieee(電氣和電子工程協會）754，任意一個二進制浮點數v可以表示成下面的形式:

(-1)^sm\2^e (-1)^s表示符号位,當s=0, v為正數;當s=1,v為負數。 m表示有效數字,大于等于1，小于2。 2^e表示指數位。 舉例來說∶ 十進制的5.0，寫成二進制是101.0，相當于1.01x2^2。那麼，按照上面v的格式，可以得出s=0 ,m=1.01，e=2。 十進制的-5.0，寫成二進制是-101.0，相當于-1.01x212。那麼，s=1，m=1.01，e=2。 9.0 1001.0 (-1)^0 * 1.001 * 2^3 (-1)^s m 2^e s - 0 m - 1.001 e - 3

ieee 754規定：

對于32位的浮點數，最高的1位是符号位s，接着的8位是指數e，剩下的23位為有效數字m

對于64位的浮點數，最高的1位是符号位s，接着的11位是指數e，剩下的52位位有效數字m

ieee 754對有效數字m和指數e，還有一些特别規定。前面說1≤m<2，也就是說，m可以寫成1.xxxxxx的形式，其中xxxxxx表示小數部分。

ieee 754規定，在計算機内部儲存m時，預設這個數的第一位總是1，是以可以被舍去，隻儲存後面的xxxxxx部分。比如儲存1.01的時候，隻儲存01，等到讀取的時候，再把第一位的1加上去。這樣做的目的，是節省1位有效數字。以32位浮點數為例，留給m隻有23位，将第一位的1舍去以後，等于可以儲存24位有效數字。

至于指數e，情況就比較複雜。

首先，e為一個無符号整數( unsigned int ）這意味着，如果e為8位，它的取值範圍為0~255;如果e為11位，它的取值範圍為0~2047。但是，我們知道，科學計數法中的e是可以出現負數的，是以ieee 754規定，存入記憶體時e的真實值必須再加上一個中間數127/1023，對于8位的e，這個中間數是127;對于11位的e，這個中間數是1023。比如，2^10的e是10，是以儲存成32位浮點數時，必須儲存成10+127=137，即10001001。

0.5 0.1(這裡的1是二進制的小數位表示： 2^(-1) 即2的-1次方 ，=0.5) (-1)^0 1.0 2^-1 s = 0 m = 1.0 e = -1 e+127 = 126

然後,指數e從記憶體中取出還可以再分成三種情況∶

e不全為0或不全為1

這時，浮點數就采用下面的規則表示，即指數e的計算值減去127(或1023），得到真實值，再将有效數字m前加上第一位的1。比如:0.5 (1/2)的二進制形式為0.1，由于規定正數部分必須為1，即将小數點右移1位，則為1.0*2^(-1)，其階碼為-1+127=126，表示為01111110，而尾數1.0去掉整數部分為0，補齊0到23位 000 0000 0000 0000 0000 0000，則其二進制表示形式為: 0 01111110 000 0000 0000 0000 0000 0000

e全為0

這時，浮點數的指數e等于1-127(或者1-1023）即為真實值，有效數字m不再加上第一位的1，而是還原為0.xxxxxx的小數。這樣做是為了表示±0，以及接近于0的很小的數字。 0 00000000 011 0000 0000 0000 0000 0000 +/- 0.011 * 2^-126

e全為1

這時，如果有效數字m全為0，表示士無窮大(正負取決于符号位s ) ; 0 11111111 011 0000 0000 0000 0000 0000 e+127=255 e=128 1.xxx* 2^128