目录
一. 数据类型介绍
1.类型的基本归类:
二. 整形在内存中的存储
1 .原码、反码、补码
2.大小端介绍
(1)什么是大端小端:
(2)为什么有大端和小端:
(3)判断当前机器的字节序
(4)练习题
三. 浮点型在内存中的存储
1.浮点数存储规则
(1)IEEE 754规定:
(2)IEEE 754对有效数字M和指数E,还有一些特别规定。
(3)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)
2.练习题
前言:我们在面对内存那一串密密麻麻的数字,只是觉得很烦,不知道那其中的奥妙,今天呐,我将要带大家一起去了解数据是如何在内存中存储的,并且让我们可以看懂内存,增加我们的内功,为学习打下更加坚实的基础。
一. 数据类型介绍
大小char 字符数据类型 1short 短整型 2int 整形 4long 长整型 4long long 更长的整形 8float 单精度浮点数 4double 双精度浮点数 8
1.类型的基本归类:
char:unsigned charsigned charshort:unsigned short [ int ]signed short [ int ]int:unsigned intsigned intlong:unsigned long [ int ]signed long [ int ]
浮点数家族:
floatdouble
数组类型
结构体类型 struct
枚举类型 enum
> 联合类型 union
int * pi ;char * pc ;float* pf ;void* pv ;
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。
二. 整形在内存中的存储
在了解整形存储之前,我们首先要知道原码、反码、补码的概念。
1 .原码、反码、补码
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就得到补码。
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。
2.大小端介绍
(1)什么是大端小端:
大端(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(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。
比如:0x11223344
低地址 高地址
大端存储为: 11 22 33 44
小端存储为: 44 33 22 11
(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8 bit。但是在C语言中除了8 bit的char之外,还有16 bit的short型,32 bit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何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 x ,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 0x11 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 X86 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。
(3)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;
}
(4)练习题
了解了整形的存储后,我们用几道练习题来加强认识。
1.
#include <stdio.h>int main()
{char a = -1;signed char b = -1;unsigned char c = -1;printf("a=%d,b=%d,c=%d", a, b, c);return 0;
}
结果为-1 -1 255
大多数情况下默认char就是signed char ,所以a,b是一样的,
-1的原码为:10000000 00000000 00000000 00000001
-1的反码为:11111111 11111111 11111111 11111111
-1的补码为:11111111 11111111 11111111 11111111
存储到char类型中要发生截断,因此a,b中存储的数据为11111111,打印a和b时打印的是%d形式要发生整型提升,应补最高符号位到32位,就又变成了 11111111 11111111 11111111 11111111,但此时这个二进制是补码,打印时要变成原码,变成10000000 00000000 00000000 00000001 ,即-1.
而c为255,因为c的类型是无符号(unsigned)char类型,-1的补码11111111 11111111 11111111 11111111截断后变为11111111,打印时发生整型提升,又因为无符号,所以整型提升时不认同1,要补0, 即00000000 00000000 00000000 11111111,而正数的原码和补码相同,所以这就是c的原码,转换为十进制打印即是255.
2.
#include <stdio.h>int main()
{char a = -128;printf("%u\n", a);return 0;
}
结果为4294967168
-128的补码是11111111 11111111 11111111 10000000,发生截断后存储到c中的是10000000
因为a是有符号char,又因为后面要打印,所以发生整型提升,且补最高位符号位1,整型提升后变为11111111 11111111 11111111 10000000。又要以%u形式打印,所以此时的补码就等于原码,因此就打印11111111 11111111 11111111 10000000对应的十进制数,即4294967168.
3.
#include <stdio.h>int main()
{char a = 128;printf("%u\n", a);return 0;
}
结果为4294967168
与第二题类似,这里只是把a从-128变成了128,128的原码为10000000 00000000 00000000 10000000,正数的原码、反码、补码相同,要打印就发生截断,a变为10000000,此时后面与上一题相同,都要补1,然后因为%u打印,补码相当于原码,直接打印11111111 11111111 11111111 10000000对应的十进制数,即4294967168.
4.
#include <stdio.h>int main()
{int i = -20;unsigned int j = 10;printf("%d\n", i + j);return 0;
}
结果为-10
-20的补码: 11111111 11111111 11111111 11011000
10的补码: 00000000 00000000 00000000 00001010
相加后补码: 11111111 11111111 11111111 11110110
转换为原码 : 10000000 00000000 00000000 00001010
转换为十进制结果为:-10
5.
#include <stdio.h>int main()
{unsigned int i;for (i = 9; i >= 0; i--) {printf("%u\n", i);}return 0;
}
结果会死循环打印,9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 4294967295 4294967294......
因为unsigned是无符号数,又要让i>=0,所以一定会死循环,
而当i变为0,再i--时,正常应该变成-1,
-1的补码为11111111 11111111 11111111 11111111,但是要打印无符号数,所以不认同符号位的1,
所以结果就为11111111 11111111 11111111 11111111对应的十进制的正结果,即4294967295.
6.
#include <stdio.h>int main()
{char a[1000];int i;for (i = 0; i < 1000; i++){a[i] = -1 - i;}printf("%d", strlen(a));return 0;
}
结果为255(128+127=255)
有符号的char类型是-128~127,无符号的char类型的范围是0~255.
strlen遇到0就会停止,但不包括0,因此i从0开始,第一个数为-1-0=-1,接着为
-2 -3 ... -127 -128 127 126... 2 1 0,此时不算0一共有255个.
7.
#include <stdio.h>unsigned char i = 0;int main()
{for (i = 0; i <= 255; i++){printf("hello world\n");}return 0;
}
结果为死循环。
因为无符号类型的char的范围是0~255,永远<=255,所以会死循环的打印下去。
三. 浮点型在内存中的存储
1.浮点数存储规则
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)^S * M * 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。
(1)IEEE 754规定:
(2)IEEE 754对有效数字M和指数E,还有一些特别规定。
(3)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)
1.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00000000000000000000000,则其二进制表示形式为:
0 01111110 00000000000000000000000
2.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。
3.E全为1
这时,如果有效数字M全为0,表示±无穷大(正负取决于符号位s)
2.练习题
#inlucde <stdio.h>int main()
{int n = 9;float* pFloat = (float*)&n;printf("n的值为:%d\n", n);printf("*pFloat的值为:%f\n", *pFloat);*pFloat = 9.0;printf("num的值为:%d\n", n);printf("*pFloat的值为:%f\n", *pFloat);return 0;
}
9 -> 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001
0 10000010 001 0000 0000 0000 0000 0000