笔记二：整数和浮点数在内存中存储

目录

一、数据类型介绍

二、类型的基本归类

1.整形家族：

2.浮点数家族：

 3.构造类型：

 4.指针类型

 5.空类型：

 三、整形在内存中的存储

3.1  原码，反码、补码

3.2  大小端介绍

四、浮点数在内存中的存储

​编辑 4.1浮点数的存放

4.2浮点数取出的过程

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一、数据类型介绍

        基本的内置类型：

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

         通过下面的代码技术它们在不同平台下的存储空间大小：

int main() {printf("64位平台： \n");printf("char类型：       %d(字节)\n", sizeof(char));printf("short类型：      %d(字节)\n", sizeof(short));printf("int类型：		 %d(字节)\n", sizeof(int));printf("long类型：		 %d(字节)\n", sizeof(long));printf("long long类型：   %d(字节)\n", sizeof(long long));printf("float类型：       %d(字节)\n", sizeof(float));printf("double类型：      %d(字节)\n", sizeof(double));return 0;
}运行结果：
64位平台：
char类型：       1(字节)
short类型：      2(字节)
int类型：        4(字节)
long类型：       4(字节)
long long类型：   8(字节)
float类型：       4(字节)
double类型：      8(字节)

int main() {printf("32位平台： \n");printf("char类型：       %d(字节)\n", sizeof(char));printf("short类型：      %d(字节)\n", sizeof(short));printf("int类型：		 %d(字节)\n", sizeof(int));printf("long类型：		 %d(字节)\n", sizeof(long));printf("long long类型：   %d(字节)\n", sizeof(long long));printf("float类型：       %d(字节)\n", sizeof(float));printf("double类型：      %d(字节)\n", sizeof(double));return 0;
}运行结果：
32位平台：
char类型：       1(字节)
short类型：      2(字节)
int类型：        4(字节)
long类型：       4(字节)
long long类型：   8(字节)
float类型：       4(字节)
double类型：      8(字节)

         vs2022中long 类型在64位和32位都占4个字节，但是在有些环境中的64位会占8个字节。

类型的意义：

• 使用这个类型开辟内存空间的大小（大小决定了使用范围）。
• 如何看待内存空间的视角

二、类型的基本归类

1.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]

2.浮点数家族：

float

double

        long 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

 三、整形在内存中的存储

3.1  原码，反码、补码

         整数在内存中有三种表示方法：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

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：反码+1就得到补码

        其中正整数的原反补相同

        整数在内存中都是以补码的形式存储的。因为使用补码可以将符号位和数值位统一处理；可以将加法和减法做统一处理（CPU只有加法器）；补码和源码的互相转换的运算过程是相同的，不需要额外的硬件电路。

        观察下面两个整型变量在内存中的存储：

​

 我们可以看到对于a和b分别存储的是补码。但是我们发现顺序有点不对劲.

3.2  大小端介绍

        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。

         那为什么会存在大小端呢？

        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。

        判断当前机器的字节序为大端 or 小端

#include <stdio.h>
int check_sys()
{int i = 1;//提取整型的地址，用char类型的指针进行截断，如果为大端数据低位存储在高地址，返回值为0//而小端数据低位存储在低地址，返回值为1return (*(char*)&i);  
}
int main()
{int ret = check_sys();if (ret == 1){printf("小端\n");}else{printf("大端\n");}return 0;
}

四、浮点数在内存中的存储

        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。

例如：

       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。

         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。

 4.1浮点数的存放

        M的存放：对于有效数字M，由于M是恒大于等于1、小于2的，因此M存放在内存中的时候可以省略小数点前面的1，只存放小数点后面的数字。

        E的存放：因为E是一个无符号整数，如果它是8位，则它的取值范围是0~255；如果他是11位，则它的取值范围是0~2047。但是，在科学计数法中，E是可以为负数的。所以，IEEE 754标准规定：当E存入内存时需要再加上一个中间数，对于8位的E，要加上127；对于11位的E要加上1023。

4.2浮点数取出的过程

        浮点数取出时，M和S都可以正常拿取，但是，E有很多种不同情况： 

        当E不为全0或不为全1时：此时，对于单精度浮点数来说，E需要减去127；对于双精度浮点数来说，E的值还需要减去1023。M再在前面加上1和小数点。

        当E为全0时：因为E是加上127（或1023）后再放入内存中的，因此，此时的E减去127或1023后则为-127或-1023，该浮点数的指数就为2^(-127)或者2^（-1023）这是一个很小的数字，无限接近于0，则表示为正负0，以及接近0的很小的数字。

        当E为全1时：此时，如果有效数字M全为0，则表示正负无穷大（正负取决于符号位s）。

       并不是所有的浮点数在内存中都能够精确的存储的，有些浮点数只能够近似表示。因此我们在比较浮点数大小时，不能够直接用==来比较大小，规定好允许的误差范围，然后再判断要比较的数相减的绝对值是否在误差允许的范围内即可

int main() {float a = 96.99;printf("%f", a);return 0;
}运行结果：
96.989998