深度剖析数据在内存的存储

1.深度剖析数据在内存的存储(前言)

今天就让我戴佳伟给大家讲一下数据在内存中的存储。之中有好多让我们深思的点，大家都拿起笔记本，记好笔记。
本章重点

1. 数据类型详细介绍
2. 整形在内存中的存储：原码、反码、补码
3. 大小端字节序介绍及判断
4. 浮点型在内存中的存储解析

数据类型介绍

char //字符数据类型
short //短整型
int //整形
long //长整型
long long //更长的整形
float //单精度浮点数
double //双精度浮点数
C语言有没有字符串类型？
答案：是没有。字符串是一种非常重要的数据类型，但是C语言不存在显式的字符串类型，C语言中的字符串都以字符串常量的形式出现或存储在字符数组中。同时，C 语言提供了一系列库函数来对操作字符串，这些库函数都包含在头文件 string.h 中。

如何看待内存空间的视角

答案：类型在一定程度上决定了看待内存的视角，比如说给出一个 float 类型的变量并且在里面放入一个值，那我就认为内存里面放入了一个 float 类型的数据，也就是说无论放进去什么，我都认为里面就是一个 float 类型的数据，其他的内置类型也是一样的道理。

类型的基本归类

整形家族：

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

字符存储和表示的时候本质上使用的是ASCII值，ASCII值是整数，字符类也归类到了整形家族。

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

整形在内存中的存储

整形在内存中的存储就不用我多说了，

int a = 20;
int b = -10;

我们知道为 a 分配四个字节的空间。
那如何存储？

原码、反码、补码

int main()
{int a = 20;////00000000000000000000000000010100 - 原码//00000000000000000000000000010100 - 反码//00000000000000000000000000010100 - 补码//00000014int b = -10;////10000000000000000000000000001010 - -10的原码//11111111111111111111111111110101 - -10的反码//11111111111111111111111111110110 - -10的补码//FFFFFFF6//内存中存储的都是二进制数据//return 0;

哦，我们知道其实整型数据的存储是在以补码的形式存储的。

计算机中的整数有三种2进制表示方法，即原码、反码和补码。
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
正数的原、反、补码都相同。
负整数的三种表示方法各不相同。
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，其他位依次按位取反就可以得到反码。

补码
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。
对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码。

大小端

什么大端小端：
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。
为什么会有大小端
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。

通过定义了解这是小端的模式运行

int main()
{int a = 1;char*p = (char*)&a;//int*if (*p == 1)printf("小端\n");elseprintf("大端\n");return 0;

用这种方式也能知道编译器环境是大端还是小段。

练习

1.
//输出什么？
#include <stdio.h>int main()
{char a = -1;//10000000000000000000000000000001//11111111111111111111111111111110//11111111111111111111111111111111//11111111 - 截断//整型提升//11111111111111111111111111111111//11111111111111111111111111111110//10000000000000000000000000000001 -1signed char b = -1;//-1unsigned char c = -1;//10000000000000000000000000000001//11111111111111111111111111111110//11111111111111111111111111111111//00000000000000000000000011111111//printf("a=%d,b=%d,c=%d", a, b, c);return 0;
}

这也写出了答案。

总结

这就是全部整形在内存的存储，希望大家看到玩家有所收获，加油兄弟们