C语言进阶（一）---数据的存储

文章目录

• [ul]一、数据类型详细介绍
• 1.c语言的基本内置类型
• c语言的类型：
• 2.类型的意义：
• 3.类型的基本分类
• 二、整型在内存中的存储
• 1. 数据在所开辟内存中是如何储存的呢？
• 2.为什么内存存放的是补码？
• 3. a，b在内存中如何存储
• 4.大小端介绍
• 5.大小端存在的原因
• 6.百度2015年系统工程师笔试题：
• 三、浮点型在内存中的存储
• 1.浮点数表示的形式
• 2.浮点型在内存中存放形式
• 本章完！！

一、数据类型详细介绍

1.c语言的基本内置类型

（c语言本身就具有的类型，我们可以直接拿来使用）

c语言的类型：

1.内置类型

2. 自定义类型（构造类型）

2.类型的意义：

1.使用这个类型开辟内存空间的大小（大小决定了使用范围）

  一个整形1，只占4个字节，为了节省内存空间，我们就用int类型来存储，而没必要用long long类型。

2.如何看待内存空间的视角

  float类型占4个字节，站在float类型角度去看内存空间，存储的只能是浮点数（小数）
  int同样是4个字节，但是在int的角度看内存空间，存储的是整型。这就是视角的问题。

代码说明：

int main(){int a = 10;float b = 10.0;return 0;}

int和float都是4个字节，向变量a，b都放一个10；观察内存空间
   
&a
 
&b
  内存空间的存储明显不一样，在int中10以整形的方式放入内存，在float中10以浮点数的方式放入内存，这就验证了 看待不同类型的内存空间的视角也不相同。

  既然提到了类型，那么我们将类型分分类

3.类型的基本分类

（1）整形家族

为什么char属于整形家族呢？

  首先char是字符类型的，不好归类，同时字符在内存中是以Ascll码值存储的，Ascll码值是整数，字符存储的时候也是以整数进行存储的，所以也属于整形家族

  unsigned signed 怎么描述有符号无符号呢？

以char类型举例：

signed（有符号）
有符号的数字，最高位为符号位。（0—正 1----负）

unsigned（无符号）

无符号的数字，没有符号位

11111111 对应的是255

（2）浮点型家族

（3）构造类型（自定义类型）

（4）指针类型

（5）空类型

  常用于函数，void 用于不需要返回值的函数，用于返回类型的地方
  可用于函数的参数。

 接下来重点解释整型和浮点型在内存中的存储

二、整型在内存中的存储

  一个变量的创建是要在内存中开辟空间的，空间的大小是根据不同的类型决定的。

1. 数据在所开辟内存中是如何储存的呢？

比如：

int a = 20;int b = -10;

  我们都知道a分配4个字节，那么a如何储存呢？

  这里我们就需要了解以下概念：

 通过调试，我们得知了a，b在内存中存储的内容，那么a，b是如何转换成这样的数据呢？

将a,b进行二进制转换，内存中存储的是补码，计算a,b的补码

  好的，得到补码后，内存显示的是16进制的数字，我们将补码转换为16进制，

  用到二进制转换为十六进制的规则，每4个二进制位用一个16进制的数字表示

  所以我们得到一个结论：对于整形来说，数据存放内存中其实存放的是补码。

2.为什么内存存放的是补码？

  这段话中的重点 ：CPU只能进行加法运算
  我们用一个代码对 为什么内存存放补码 进行解释

int main(){int a = 1;int b = -1;int c = 1 - 1;return 0；}

请问在CPU只能进行加法运算的条件下，c如何计算得出结果

00000000 00000000 00000000 00000001 ----1的二进制原码

10000000 00000000 00000000 00000001 ---- -1的二进制原码

如果按照原码直接相加

那么我们会得到-2的结果

请问1-1=-2吗？结果当然是错误的！！！

但是转换补码形式

01111111 11111111 11111111 11111111 —1的补码

11111111 11111111 11111111 11111111 — -1的补码

相加的结果

10000000 0000000 0000000 0000000 (c的补码)

整型只能存储32bit位，前面的1舍去

c是一个整型，只能存32个bit位，所以补码就为全0

c的结果为0；结果正确！！！

通过举这个1-1的反例 我们得知为什么内存中存储的是整形的二进制补码。

  重新回到前头

3. a，b在内存中如何存储

  我们可以看到a,b分别存储的是补码，但是顺序不对劲，这又是为什么？

4.大小端介绍

5.大小端存在的原因

  为什么有大小端之分呢？

  了解了大小端的概念，那我们应该就知道我们的机器使用的是小端字节序存储方式，所以才会出现倒着存的现象。

  借着这个机会，了解一下大小端的知识

6.百度2015年系统工程师笔试题：

  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

#include <stdio.h>int check_sys(){
 int i = 1;
 return (*(char *)&i);}int main(){
 int ret = check_sys();
 if(ret == 1)
 {
 printf("小端\n");
 }
 else
 {
 printf("大端\n";)
 }
 return 0;
 }

  由于篇幅有限，在下一次的博客中将会讲解大小端整型内存存放的练习题。博客入口：C语言进阶（二）— 整型存放练习

  好了，到此我们就知道了整型在内存中是如何存储的，那么浮点型的数据在内存中是如何存储的？

三、浮点型在内存中的存储

1.浮点数表示的形式

举例来说：
 十进制的 5.0 ，写成二进制是 101.0，相当于 1.01 * 2 ^ 2 .按照上面v的表达形式，可以得出
  S=0；
  M=1.01；
  E=2；

2.浮点型在内存中存放形式

对于有效数字M存放在内存是还有以下具体规定：

前面说过 1.0 <= M < 2.0, M可以写成 1.xxxxx 的形式，其中 xxxx 是小数部分

  以上面的 5. 0 为例，表示成 1.01 * 2 ^ 2，有效数字为 1.01 ，其中由于所有的有效数字整数部分都为1，所以为了节省有效数字，只将小数点后面的 01 放入内存中。


M的取出

  当然，把有效数字从内存中取出时，记得取出的是有效数字的小数位，还要自动在小数位前补1.



至于指数E，情况就更加复杂


E在内存中存放





以8位的E举例子

以十进制的 0.5 举例子

0.5转换成二进制为 0.1

0.1

1.0 * 2 ^ (-1)

此时E为-1，为负数，但是E为一个无符号整数。

  所以我们将E存入内存时就需要借助一个中间数，对于 8 位的E，这个中间数是 127 ，所以实际在内存中存放的 E= -1 + 127 = 126.

E从内存中取出

  E不全为 0 或不全为 1 ，为正常的情况，只需将 E - 127 ，即可得到真实的E。

  E全为 0 时，当真 E + 127 = 0 ，则真实的 E = - 127，一个数字的 - 127 次方约等于 0 ，所以我们得到的是一个无限接近于 0 的数字（几乎不存在），所以 IEE754 规定了， E = 1 - 127 或者 E = 1 - 1023 即为真实值，有效数字不加上第一位的1，直接以 +/- 0.xxxx * 2^(-126) 为结果。

  E全为1，结果为 +/- 1.xxxx * 2 ^ (128)，一个表示正负无穷大的数字.



  整型和浮点型在内存中的存放就说到这里，希望大家能够多多练习，熟悉掌握这两种类型在内存中的存放规则。

谢谢欣赏！！！！

本章完！！

C语言进阶（二）——整形存放练习已更新