整形和浮点数在内存中的储存方式

了解内存的分配和储存

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一、数据类型

1. 整形类型（注意：char字符类型也属于整形家族，因为char字符类型在内存中储存方式是存的是ASCII码值，也是整形 ,signed为有符号数（正负）
unsigned 为无符号数（只有正数））
char , unsigned char, signed char, short ,signed short ,unsigned short,
int ,signed int,unsigned int , long int ,unsigned long,signed long,long long
signed long long ,unsigned long long ;

2.浮点数类型（小数类型）
float (精度没有那么高）
double(精度比较高）
3 :构造类型
有结构体类型和联合体类型以及枚举类型，数组类型
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。

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（比如int和float类型都是开辟4个字节，但是电脑认为在int类型4个字节放的是整形，而float中放的是小数了）。

各种类型所占空间大小如下
char(1个字节）short（2个字节）int（4个字节）long（4或者8个字节）
float（4个字节）long long（8个字节）double (8个字节）

二、原码反码补码

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
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。
正负数的加减用补码进行运算更合适

三.大小端（大小端字节序）

*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。
为什么有大端和小端：
因为如果数据的内存需要开辟多个字节，那么储存的时候每个字节的储存方式有多种，不方便人们查看与认识存储方式，故有了大小端，要注意，是字节序，字节的排法，不是比特位的；
要是让我们写一个代码来识别电脑的大小端该怎么做？
#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;
}
或者还有一种是联合体的方法
其实和上面一种方法差不多的，都是判断低位存的是0还是1
int check_sys()
{
union
{
int i;
char c;
}un;
un.i = 1;
return un.c;
}
char类型c和int类型的i共用一个字节，其它三个字节是int类型的，可以去了解一下共用体的知识；c是放在低位地址的，要是i储存的最低位的字节放的是1，则返回值c是1，反之是0；

既然我们了解了大小端，我们的电脑大多是小端模式，要是我们的电脑是小端模式的，我们数据在储存的时候就是这样的：
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倒着放的，看到没？因为左边和上边是低地址，所以这样放的，那么也没有什么意外的了，小端存储模式嘛，14为低位的十六进制数，注意，4个比特位是一个十六进制，所以两个十六进制是一个字节，32个比特位是8个十六进制位；以前我的博客也仔细讲过的！！！

四，练习

//输出什么？
#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);
return 0;
}

意思是用有符号的整形类型打印出来两个有符号的和一个无符号的字符；
a跟b都是有符号的字符类型，c是无符号的字符类型用%d的形式打印的话要发生整形提升，整形类型以下的表达式都要提升至整形类型，我以前的博客写过，再解释一下吧；
C的整型算术运算总是至少以缺省整型类型的精度来进行的。
为了获得这个精度，表达式中的字符和短整型操作数在使用之前被转换为普通整型，这种转换称为整型
提升。
整型提升的意义：
表达式的整型运算要在CPU的相应运算器件内执行，CPU内整型运算器(ALU)的操作数的字节长度
一般就是int的字节长度，同时也是CPU的通用寄存器的长度。
因此，即使两个char类型的相加，在CPU执行时实际上也要先转换为CPU内整型操作数的标准长
度。
通用CPU（general-purpose CPU）是难以直接实现两个8比特字节直接相加运算（虽然机器指令
中可能有这种字节相加指令）。所以，表达式中各种长度可能小于int长度的整型值，都必须先转
换为int或unsigned int，然后才能送入CPU去执行运算。要是char类型和short类型的有符号或者无符号的都要提升到整形类型来参与表达式的运算好了，瞎鸡儿说了一大堆没有的，下面才是好东西；
整形提升是按照变量的数据类型的符号位来提升的
//负数的整形提升
char c1 = -1;
变量c1的二进制位(补码)中只有8个比特位：
1111111
因为 char 为有符号的 char
所以整形提升的时候，高位补充符号位，即为1
提升之后的结果是：
11111111111111111111111111111111
//正数的整形提升
char c2 = 1;
变量c2的二进制位(补码)中只有8个比特位：
00000001
因为 char 为有符号的 char
所以整形提升的时候，高位补充符号位，即为0
提升之后的结果是：
00000000000000000000000000000001
//无符号整形提升，高位补0
打印的时候看是否打印有符号的%d还是无符号的%u，打印的是有符号的就是原码，不是补码，负数的原码和补码不同；无符号的话直接打印补码！！！
所以

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我觉得是挺详细的，你们觉得呢？
下一题咯；
2.
#include <stdio.h>
int main()
{
char a = -128;
printf(“%u\n”,a);
return 0;
}

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#include <stdio.h>
int main()
{
char a = 128;
printf(“%u\n”,a);
return 0;
}

4.
int i= -20;
unsigned int j = 10;
printf(“%d\n”, i+j);
//按照补码的形式进行运算，最后格式化成为有符号整数

5.
unsigned int i;
for(i = 9; i >= 0; i–)
{
printf(“%u\n”,i);
}
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#include <stdio.h>
unsigned char i = 0;
int main()
{
for(i = 0;i<=255;i++)
{
printf(“hello world\n”);
}
return 0;
}

浮点数的储存形式

先看一个例子吧
int main()
{
int n = 9;
float *pFloat = (float *)&n;
printf(“n的值为：%d\n”,n);
printf(“*pFloat的值为：%f\n”,*pFloat);
*pFloat = 9.0;
printf(“num的值为：%d\n”,n);
printf(“*pFloat的值为：%f\n”,*pFloat);
return 0;
}
猜一猜打印出来的是啥？
在这里插入图片描述
想一想为啥这样？
那么先介绍一下浮点数吧；
num 和 pFloat 在内存中明明是同一个数，为什么浮点数和整数的解读结果会差别这么大？
要理解这个结果，一定要搞懂浮点数在计算机内部的表示方法。
详细解读：
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。
举例来说：
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。
IEEE 754规定：
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。

IEEE 754对有效数字M和指数E，还有一些特别规定。
前面说过， 1≤M<2 ，也就是说，M可以写成 1.xxxxxx 的形式，其中xxxxxx表示小数部分。
IEEE 754规定，在计算机内部保存M时，默认这个数的第一位总是1，因此可以被舍去，只保存后面的
xxxxxx部分。比如保存1.01的时
候，只保存01，等到读取的时候，再把第一位的1加上去。这样做的目的，是节省1位有效数字。以32位
浮点数为例，留给M只有23位，
将第一位的1舍去以后，等于可以保存24位有效数字。
至于指数E，情况就比较复杂。
首先，E为一个无符号整数（unsigned int）
这意味着，如果E为8位，它的取值范围为0_{255；如果E为11位，它的取值范围为0}2047。但是，我们
知道，科学计数法中的E是可以出
现负数的，所以IEEE 754规定，存入内存时E的真实值必须再加上一个中间数，对于8位的E，这个中间数
是127；对于11位的E，这个中间
数是1023。比如，2^10的E是10，所以保存成32位浮点数时，必须保存成10+127=137，即
10001001。
然后，指数E从内存中取出还可以再分成三种情况：
E不全为0或不全为1
这时，浮点数就采用下面的规则表示，即指数E的计算值减去127（或1023），得到真实值，再将
有效数字M前加上第一位的1。
比如：
0.5（1/2）的二进制形式为0.1，由于规定正数部分必须为1，即将小数点右移1位，则为
1.02^(-1)，其阶码为-1+127=126，表示为
01111110，而尾数1.0去掉整数部分为0，补齐0到23位00000000000000000000000，则其二进
制表示形式为:
0 01111110 00000000000000000000000
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）；
那我们就用刚才的题目来认识一下浮点数该怎么搞哈！
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