C语言进阶——数据的存储数据的存储

深度剖析数据在内存中的存储

数据类型详细介绍

整型在内存中的存储：原码、反码、补码

大小端字节序介绍及判断

浮点型在内存中的存储解析

c语言类型

内置类型 char(1) short(2) int (4) long float(4) double(8) 自定义类型

类型的意义

使用这个类型开辟内存空间的大小(大小决定了适用范围)。 如何看待内存空间的视角。

类型的基本归类

--------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] --------浮点数家族-------- float double --------构造类型-------- 数组类型 结构体类型 struct 枚举类型 enum 联合类型 union --------指针类型-------- int *pi; char *pc; float *pf; void *pv; --------空类型-------- void表示空类型(无类型) 通常应用于函数的返回类型、函数的参数、指针类型。 例如： void test(void); //该函数不需要参数

一个变量的创建是要在内存中开辟空间的，空间的大小根据变量的数据类型决定。

要了解数据类型的存储，要先了解原码、反码、补码的概念：

计算机中的有符号数（整型）有三种表示方法，即原码、反码和补码。 （无符号数的原码、反码、补码的数值表示方式相同，不多解释。） 三种表示方法均有符号位和数值位两部分，符号位都是用0表示"正”，用1表示"“负”，而数值位三种表示方法各不相同。 原码 直接将二进制按照正负数的形式翻译成二进制就可以。 反码 将原码的符号位不变，其他位依次按位取反就可以得到了。 补码 反码+1就是补码

正数的原码、反码、补码都相同。 对于整型来说：数据存放内存其实放的是补码。 为什么呢？ 在计算机系统中，数值一律用补码来表示和存储。原因在于，使用补码，可以将符号位和数值域统一处理;同时，加法和减法也可以统一处理( cpu只有加法器）此外，补码与原码相互转换，其运算过程是相同的，不需要额外的硬件电路。

梳理

整数 有符号数 正数：原码、反码、补码相同 负数：原码、反码、补码各不相同，要进行计算 无符号数 原码、反码、补码相同

在实际代码运行中，数据并不是按照我们写的数值顺序存储。为什么呢？

整数在内存中是倒着存的 例如： a的存储：0x14 00 00 00 b的存储：0xf6 ff ff ff

1.什么是大端小端

大端/大端字节序（存储）模式，是指数据的低位保存在内存的高地址中，而数据的高位，保存在内存的低地址中； 小端/小端字节序（存储）模式，是指数据的低位保存在内存的低地址中，而数据的高位，保存在内存的高地址中。 前面举例的ab存储使用的是小端存储。

2.为什么有大端和小端：

为什么会有大小端模式之分呢?这是因为在计算机系统中，我们是以字节为单位的，每个地址单元都对应着一个字节，一个字节为8bit。但是在c语言中除了8bit的char之外，还有16bit的short型，32bit的long型（要看具体的编译器），另外，对于位数大于8位的处理器，例如16位或者32位的处理器，由于寄存器宽度大于一个字节，那么必然存在着一个如果将多个字节安排的问题。因此就导致了大端存储模式和小端存储模式。 例如一个16bit的short型×，在内存中的地址为0x0010 ，x的值为0x1122，那么0x11为高字节，0x22为低字节。对于大端模式，就将ox11放在低地址中，即0x0010中，0x22放在高地址中，即0x0011中。小端模式，刚好相反。我们常用的×86结构是小端模式，而keil c51则为大端模式。很多的arm，dsp都为小端模式。有些arm处理器还可以由硬件来选择是大端模式还是小端模式。

请简述大端字节序和小端字节序的概念，设计一个小程序来判断当前机器的字节序。 概念

有符号的char的范围是：-128~127

无符号的char的范围是：0~255

常见的浮点数：

3.14159 、1e10=1.0x 10的十次方 浮点数家族包括 long double类型。 浮点数表示的范围： float.h中定义（float.h在安装目录下-vc-include）

浮点数存储的例子：

浮点数的存储的详细解读

根据国际标准ieee(电气和电子工程协会）754，任意一个二进制浮点数v可以表示成下面的形式:

(-1)^sm\2^e (-1)^s表示符号位,当s=0, v为正数;当s=1,v为负数。 m表示有效数字,大于等于1，小于2。 2^e表示指数位。 举例来说∶ 十进制的5.0，写成二进制是101.0，相当于1.01x2^2。那么，按照上面v的格式，可以得出s=0 ,m=1.01，e=2。 十进制的-5.0，写成二进制是-101.0，相当于-1.01x212。那么，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规定：

对于32位的浮点数，最高的1位是符号位s，接着的8位是指数e，剩下的23位为有效数字m

对于64位的浮点数，最高的1位是符号位s，接着的11位是指数e，剩下的52位位有效数字m

ieee 754对有效数字m和指数e，还有一些特别规定。前面说1≤m<2，也就是说，m可以写成1.xxxxxx的形式，其中xxxxxx表示小数部分。

ieee 754规定，在计算机内部保存m时，默认这个数的第一位总是1，因此可以被舍去，只保存后面的xxxxxx部分。比如保存1.01的时候，只保存01，等到读取的时候，再把第一位的1加上去。这样做的目的，是节省1位有效数字。以32位浮点数为例，留给m只有23位，将第一位的1舍去以后，等于可以保存24位有效数字。

至于指数e，情况就比较复杂。

首先，e为一个无符号整数( unsigned int ）这意味着，如果e为8位，它的取值范围为0~255;如果e为11位，它的取值范围为0~2047。但是，我们知道，科学计数法中的e是可以出现负数的，所以ieee 754规定，存入内存时e的真实值必须再加上一个中间数127/1023，对于8位的e，这个中间数是127;对于11位的e，这个中间数是1023。比如，2^10的e是10，所以保存成32位浮点数时，必须保存成10+127=137，即10001001。

0.5 0.1(这里的1是二进制的小数位表示： 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

然后,指数e从内存中取出还可以再分成三种情况∶

e不全为0或不全为1

这时，浮点数就采用下面的规则表示，即指数e的计算值减去127(或1023），得到真实值，再将有效数字m前加上第一位的1。比如:0.5 (1/2)的二进制形式为0.1，由于规定正数部分必须为1，即将小数点右移1位，则为1.0*2^(-1)，其阶码为-1+127=126，表示为01111110，而尾数1.0去掉整数部分为0，补齐0到23位 000 0000 0000 0000 0000 0000，则其二进制表示形式为: 0 01111110 000 0000 0000 0000 0000 0000

e全为0

这时，浮点数的指数e等于1-127(或者1-1023）即为真实值，有效数字m不再加上第一位的1，而是还原为0.xxxxxx的小数。这样做是为了表示±0，以及接近于0的很小的数字。 0 00000000 011 0000 0000 0000 0000 0000 +/- 0.011 * 2^-126

e全为1

这时，如果有效数字m全为0，表示士无穷大(正负取决于符号位s ) ; 0 11111111 011 0000 0000 0000 0000 0000 e+127=255 e=128 1.xxx* 2^128