数据在内存中的存储(深度剖析)
目录
1.数据类型介绍
1.1类型分类
2.整形在内存中的存储
2.1原码,反码,补码
2.2大小端介绍
2.3练习
3.浮点型在内存中的存储
3.1浮点数存储规则
引入:
有正负的数据可以存放在有符号的变量中
只有正数的数据可以存放在无符号的变量中
如果是有符号的数据,最高位是符号位,最高位是0,表示正数,最高位是1,表示负数
对于无符号数来说,最高位也是数据位
1.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
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
1.1类型分类
整形家族
char
unsigned char
signed char
short
unsigned short
signed char
int
unsigned int
signed int
long
unsigned long
signed long
其中,若定义
char c; //不能确定char是否有符号,往往取决于编译器
char在内存中只占用一个字节,一个字节占8个比特位,取值范围是-128~127
浮点数家族
float
double
long double
构造类型
数组类型 eg:int arr[10];//arr的类型是int[10]
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;
指针变量是用来存放地址的
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
2.整形在内存中的存储
2.1原码,反码,补码
整数有此三种表现方法,均有符号位和数值位,符号位0为正,1为负。
如何表示负整数?
原码:直接将数值按照正负数的形式翻译成二进制
反码:符号位不变,其他位按位取反
补码:反码+1,即得到补码
正数的原反补码相同
int main()
{int a = 10;//正数的原反补码都一样//0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010int b = -10;//1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010//1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0101//1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110return 0;
}
对于整形来说:数据存放内存中其实存放的是补码,为何?
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。
2.2大小端介绍
什么是大小端:
大端(存储)模式:是指数据的低位保存在内存的高地址中,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,数据的高位保存在内存的高地址中
判断大小端
#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;
}
2.3练习
#include <stdio.h>
int main()
{char a = -1;signed char b = -1;unsigned char c = -1;printf("a=%d,b=%d,c=%d", a, b, c);//-1 -1 255return 0;
}
无符号char类型打印整形会发生整形提升
如何进行整形提升?
1.查看所要整形提升的变量原类型是什么
2.若是无符号类型,高位补0直到32位即可
若是有符号类型,看最高位(符号位)是什么,是0补0,是1补1
上题为例:unsigned char c = -1;//是无符号数char类型,输出为整形时需要发生整形提升
补码:1111 1111
发生整形提升,原类型是无符号类型
0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 1111
二进制转十进制--->255
3.浮点型在内存中的存储
3.1浮点数存储规则
根据IEEE754规定,任意一个二进制浮点数V可以表示为
(-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。
对于32位的浮点数,最高位是符号位s,接着的8位是指数E,剩下的23位为有效数字M

IEEE754对有效数字M和指数E,还有一些特别的规定
1<M<2时,M写成1.xxx的形,其中xxx表示小数部分,而第一位“1”可以省去
指数E:E=e+127
eg:
真值:0.5
二进制:0.1
----> (-1)^0 * 1.0*2^(-1) 其阶码E=-1+127=126---->0111 1110
则其二进制表示形式:0 0111 1110 0000 0000 0000 000
s E M
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);
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