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入门学习计算机第十五天—数据的存储

编译器：Microsoft Visual Studio 2010

前言

记录第十五天学习C语言的博客。

深度剖析数据在内存中的存储

数据类型介绍

内置类型：

char 字符数据类型 short 短整型 int 整型 long 长整型 long long 更长的整型 float 单精度浮点数 double 双精度浮点数

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） 2、如何看待内存空间的视角。 如何理解2，例子：

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

调试状态下，调出内存窗口，取出a的地址

取出f的地址 int类型和float类型的存储值的方式不同。所以就是看待内存空间的视角不同。

整型家族：

char unsigned char 无符号的char(范围是0 - 255) signed char 有符号的char（范围是-128 - 127） short unsigned short [int] 无符号的short signed short [int ] 有符号的short int unsigned int 无符号int signed int 有符号int long unsigned long [int] 无符号long signed long [int] 有符号long

浮点型家族

float

double

---

构造类型：

• 数组类型 eg：int [10] char[5]
• 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） 通常引用于函数的返回类型，函数的参数，指针类型

---

整型在内存中的存储

int a = 20;int b =-10;

a分配了四个字节的空间，那如何存储？

b也分配了四个字节的空间

了解以下的概念：

计算机中的有符号数有三种表示方法，即原码，反码，补码。

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。

有符号正数，无符号数原码，反码，补码相同。

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

将原码的符号为不变，其他位依次按位取反就可以得到。

补码

反码+1得到补码。

int a = 20;//a是正整数，原反补相同//00000000000000000000000000010100 - 原码//00000000000000000000000000010100 - 反码//00000000000000000000000000010100 - 补码//二进制转化为十六进制，每四个二进制转换位一个十六进制位//0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100//0x00000014int b = -10;//10000000000000000000000000001010 - 原码//11111111111111111111111111110101 - 反码//111111111111111111111111 1111 0110 - 补码//0xFFFFFFF6

对于整型来说，数据在内存中其实存放的是补码

为什么呢？ 使用补码，可以将符号位和数值统一处理，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。

eg:好比电脑计算1-1，会先转化为1+（-1）

1的补码：00000000000000000000000000000001 -1的补码：11111111111111111111111111111111 相加：100000000000000000000000000000000，33位了，舍弃最高位。 结果是：00000000000000000000000000000000

---

了解到了a =20 存储在内存中是0x00000014,但是为什么倒着顺序放的？

再了解以下概念：

大小端：

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，保存在内存的低址中。

小端（存储）模式：是指数据的地位保存在内存的低地址中，而数据的高位，保存在内存的高位中。

通过这样的概念，&a会发现

处于低位的14存储在了低地址处，所以是小端存储模式。

设置一个代码，告诉我们当前机器的字节序是什么？

int check_sys(){
        int a = 1;     return *(char*) &a;//只访问a的第一个地址，如果为1，则说明是小端，如果为0，则是大端。}int main(){
      int ret = check_sys();   if(ret == 1)     printf("小端");   else    printf("大端");    return 0;}

以下代码输出的结果是？

int main(){
       char a =-1;    signed char b = -1;    unsigned char c = -1;    printf("a=%d b=%d c=%d\n");   return 0;}

输出的结果是-1,-1,255

为什么？

char a =-1;//10000000000000000000000000000001 - 原码//11111111111111111111111111111111 - 补码//因为a只能存储8个字节//11111111 当要输出a为整型时，a要进行整型提升，前面补符号位//11111111111111111111111111111111  所以输出的是-1signed char b =-1;//b与a同理unsigned char c = -1;//11111111111111111111111111111111 - 补码//c也只能存储8个字节//11111111 当要输出c为整型时，c要进行整型提升，但是c是无符号，所以补0//00000000000000000000000011111111 - 无符号数，补码原码相同，所以答案是255。

2、以下代码输出的结果是？

int main(){
    char a = -128;  printf("%u",a);  return 0;}

输出的结果是：

int main(){
    char a = -128;  //10000000000000000000000010000000 -原码  //11111111111111111111111101111111 -反码  //11111111111111111111111110000000 -补码  //10000000  char类型只能存储2个字节 8个bit  //11111111111111111111111110000000  整型提升，有符号数要补符号位  //但是输出的是十进制无符号的整型  printf("%u",a);  return 0;}

所以就是上述结果。

！！！！！！要记住

当char a = 128时，char类型是不能存储128，但是可以把128看作127+1，等于-128

int main(){
    char a = 128;  printf("%u",a);  return 0;}

所以输出的结果依然是：

还有一题：

int main(){
      int i = -20;   unsigned int j = 10;  printf("%d\n", i+j);//按照补码的形式进行运算，最好转化为有符号整数  return 0;}

//11111111111111111111111111101100 -  20的补码//00000000000000000000000000001010  -  10的原码//11111111111111111111111111110110   - 相加//111111111111111111111111111110101   - 反码//1000000000000000000000000000001010   -  原码

结果就是-10

又来一题

int main(){
      unsigned int i;   for(i = 9; i>=0; i--)   {
             printf("%u\n",i);   }         return 0;}

输出的结果是9，8，7，6，5，4，3，2，1，0，死循环。

因为i是unsigned int类型，永远>=0

居然还有题目：

int main(){
      char a [1000];   int i ;   for(i =0; i<1000; i++)   {
          a[i] = -1-i;   }   printf("%d\n",strlen(a));      return 0;}

输出的结果是255

需要结合上图： 当i =0时，结果是-1, i =1,结果是-2以此类推，到了i=127时，结果是-128, i = 129,结果会变成127 再依次类推到 3，2，1，0。strlen遇到’\0’就会停止，由于是char类型的数组，’\0’的ASCII码值为0，所以到0时，strlen就停止了计数。不算上0，一共是255个元素。

555555这个题做不完了：

以下输出的结果是什么：

int main(){
       unsigned char i =0;   for(i = 0; i<= 255; i++)   {
   	   printf("hello\n");   }     return 0;}

输出的结果是死循环的hello，unsigned char的取值范围是0~255，所以i<=255，恒成立。

浮点型在内存中存储

常见的浮点数：

3.1415 1E10

浮点数家族：

float double long double 浮点数表示的范围：float.h定义

浮点数存储

int main(){
     int n = 9;  float* pFloat = (float*)&n;  printf("n的值为：%d\n",n);  printf("*pFloat的值位:%f\n",*pFloat);    *pFloat = 9.0;  printf("n的值为：%d\n",n);  printf("*pFloat的值为：%f\n",*pFloat);    return 0;}

输出的结果

与想象中区别非常大。为什么呢？需要了解浮点数的存储数据的方式。

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

举例来说十进制9.0，先转化为二进制1001.0 ，再用科学计数法表示为1.001 * 2^3

为正数，所以是（-1）^0 * 1.001 * 2 ^ 3

S为0 ，M为1.001 ， E为3

综合上面的存入浮点数方法可知，float a =9.0可以表示为： 0100 0001 0001 0000 0000 0000 0000 0000 转换为十六进制 0x41100000 因为当前机器为小端存储模式，低位数字存在低地址，高位数字存在高地址。

浮点数取出:

当有一个二进制数：0100 0001 0001 0000 0000 0000 0000 0000

当E不为全0或者全1时：

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（或者1023），的到真实值，再将有效数字M前加上第一位的1。

E为全0时：

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.xxxxxxxxxx的小数。这样做是为了表示±0，以及接近0的很小的数字。

E为全1时：

这时，如果有效数字M全为0，表示±无穷大（正负号取决于符号位S）

再次回到浮点数9.0的问题

int main(){
     int n = 9;  float* pFloat = (float*)&n;  printf("n的值为：%d\n",n);  printf("*pFloat的值位:%f\n",*pFloat);    *pFloat = 9.0;  printf("n的值为：%d\n",n);  printf("*pFloat的值为：%f\n",*pFloat);    return 0;}

int a =9,在内存中二进制为 0 00000000 00000000000000000001001 E为全0，真实值为1-127=-126 转换为十进制数就为(-1)^0 * 0.00000000000000000001001 * 2^(-126),这个值无限接近于0，所以输出的时候为0.000000

因为浮点数9.0在内存中二进制为0100 0001 0001 0000 0000 0000 0000 0000，用十进制的方式输出就是

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