数据在内存中的存储【上】

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一.整型在内存中的存储

在讲解操作符的时候，我们就讲过了下面的内容：
整数的2进制表示方法有三种，即 原码、反码和补码
有符号的整数，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"，最高位的一位是被当做符号位，剩余的都是数值位。
正整数的原、反、补码都相同。
负整数的三种表示方法各不相同。
TH
原码：直接将数值按照正负数的形式翻译成二进制得到的就是原码。
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：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二进制的补码。
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。

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二.大小端字节序和字节序判断

我们以一个字节为单位调整了位置顺序，我们发现这个数字是倒着存放的，这是为什么呢？，我们先来了解什么是大小端。

1.什么是大小端？

其实超过一个字节的数据在内存中存储的时候，就有存储顺序的问题，按照不同的存储顺序，我们分为大端字节序存储和小端字节序存储，下面是具体的概念：
大端（存储）模式：
是指数据的低位字节内容保存在内存的高地址处，而数据的高位字节内容，保存在内存的低地址处。
小端（存储）模式：
是指数据的低位字节内容保存在内存的低地址处，而数据的高位字节内容，保存在内存的高地址处。上述概念需要记住，方便分辨大小端。

看图

我们这样用16进制形式来进行方便展示，实际上在内存中数据是以二进制存储的。从上面我们的运行结果来看，在我们当前的机器上是小端存放的。

2.为什么有大小端？

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位，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。

我们来进行几个练习。

练习1：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。

我们先来画图分析看一下

结果

所以我们当前所用机器的字节序为：小端字节序。

练习2

请看题：

分析

char只能存放8个比特位，所以它找8个比特位放进a中：11111111，这就是截断，就是我们4个字节的数据非得放到1个字节中要发生截断，我只保留它最低位那个字节的数据，剩下的我不要了。

所以b和c也是如此放入数据，里面放的也是11111111。但是存进去的值表示多少，还得看我们的类型，当我们存放的是相同的二进制序列的时候，要看类型怎么看待它的，这是非常重要的。

我们是用%d格式进行打印，所以a,b,c 要发生整型提升。

打印结果

站在存储的角度，它们a,b,c存放的是一样的值，当我们用它的时候，这就跟它的类型有关系了。

类型的作用：1.申请内存空间时的大小 ，2.类型决定了看待内存中数据的视角。

练习3

%u打印无符号的整数，所以a也要发生整型提升，因为a类型是char,所以高位就是符号位，当对a发生整型提升时，把a的高位全部补1。

这是我们提升完得到的补码，但是我们用%u形式打印的是无符号的整数，无符号整数是没有原反补的概念，用%u形式打印的时候，认为内存中存的是无符号数。认为我们刚刚得到的补码是无符号数的补码。没有符号位，无符号整数的原码，反码，补码是相同的。所以当我们提升完得到的补码就是它的原码。

结果

当以%d形式打印的时候，我们得到补码之后，还要得到它的原码，所以答案就是-128。

与它相似的题目，看看这个自己能不能推算出来结果。

练习4

因为char类型取值范围：-128到127，虽然存放的值是-1到-1000，它肯定要发生一些变化。
strlen是求字符串长度的，这里就得关注\0的问题，其实就是找到数字为0的地方，因为它的ASCII为0，那我们怎么样才能遇到零呢？

看画好的图分析一下：

无符号的char，无符号位，每一位都是有效位。

当最后11111111加一变成100000000前面那个看不见了，因为char类型只能接受8个比特位，所以就变成了00000000，为零。

结果

练习5

这个答案：形成死循环，关于使用无符号变量的时候，要小心，你给出的条件会不会形成死循环。

下一道

当i减到-1的时候不会是-1，因为当把-1放到unsigned int 变量里面上去，-1的补码是全1，全都是有效位，当成全1被当成无符号数处理的时候，是一个非常大的整数，无符号整数类型变量放的值不可能小于零，所以形成死循环。-1被当成无符号数处理。

使用无符号整数变量的时候，大于等于零恒成立，小于某一个数的时候也可能形成死循环。

练习6

分析：%x是16进制的形式打印，来看图：

我们使用不同的打印格式来看打印结果。

欧克，上篇结束，如果对你有用的话，请留下你的赞赞吧！！！