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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:

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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