数据在内存中的存储（deeper）

一.数据类型的详细介绍

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

（1）整形

char
unsigned char
signed char
short
unsigned short [int]
signed short [int]
int
unsigned int
signed int
long
unsigned long [int]
signed long [int]

（2）浮点型

float
double

（3）构造类型

> 数组类型
> 结构体类型 struct
> 枚举类型 enum
> 联合类型 union

（4）指针类型

int *pi;
char *pc;
float* pf;
void* pv;

（5）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

二.整形在内存中的存储

（1）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’，数值位正数的原反补都相同，负整数的原反补各不相同
原码：直接将数值按照正负数的形式翻译成二进制就可以得到原码
反码：将原码的符号位不变，其他位按位取反就可以得到反码
补码：反码+1就得到补码

对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码
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
我们看看在内存中的存储：

可以看到对于a和b分别存储的是补码，但是我们发现顺序有点不对劲，下面来解释一下原因
（2）大小端介绍

大端：是指数据的低位保存在内存的高地址，而数据的高位保存在内存的低地址中
小端：是指数据的低位保存在内存的低地址，而数据的高位保存在内存的高地址中

下面来设计一个小程序来判断当前机器的字节序吧！

#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;
}

三.浮点型在内存中的存储

一个浮点数存储的例子来引入话题吧：

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;
}

num 和 *pFloat 在内存中明明是同一个数，为什么浮点数和整数的解读结果会差别这么大？要理解这个结果，一定要搞懂浮点数在计算机内部的表示方法，详细解读：
根据IEEE，任意一个二进制浮点数V可以表示成下面的形式：

~（-1）^SM2*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 1.01×2^2 。
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 -1.01×2^2，那么，S=1，M=1.01，E=2
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位为有效数字M

IEEE 754对有效数字M和指数E，还有一些特别规定，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，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
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00000000000000000000000，则其二进制表示形式为:0 01111110 00000000000000000000000
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
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）
解释一下前面的题目哈：
下面，让我们回到一开始的问题：为什么 0x00000009 还原成浮点数，就成了 0.000000 ？
首先，9在计算机中是以补码存储的 9 -> 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001，如果以浮点数读取的话，得到第一位符号位s=0，后面8位的指数 E=00000000 ，最后23位的有效数字M=000 0000 0000 0000 0000 1001，由于指数E全为0，所以符合上一节的第二种情况。因此，浮点数V就写成：

显然，V是一个很小的接近于0的正数，所以用十进制小数表示就是0.000000
再看例题的第二部分
请问浮点数9.0，如何用二进制表示？还原成十进制又是多少？
首先，浮点数9.0等于二进制的1001.0，即1.001×2^3

那么，第一位的符号位s=0，有效数字M等于001后面再加20个0，凑满23位，指数E等于3+127=130，即10000010，所以，写成二进制形式，应该是s+E+M，即

这个32位的二进制数，还原成十进制，正是 1091567616