前面我们已经初步了解了数据类型,接下来我们就详细来学习进阶的数据存储
目录
1.类型的基本归类
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]
浮点数家族:
float
double
构造类型:
> 数组类型
> 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;
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.分析两种数据类型的取值范围
char是有符号的还是无符号的,取决于编译器的类型。VS中char被默认为是有符号的数,其中要注意的是10000000直接被解析为-128, 而内存中数据都是以补码形式存在的,1000001的源码是11111111,它的值是-127,依次向下就得到-1的补码是11111111.于是我们可以得出有符号的char的取值范围是-128~127。
如果是无符号数,那么原来的符号位就也要被当作是数值位。那么无符号的char的取值范围就是0~255了 。
short类型,我们知道是占两个字节,于是在内存中就要有16个bite位来存储short型的数据。而这之中要注意的是short是有符号的,与char类型相似,1000000000000000也会直接被解成-32768
那么就可知short类型的取值范围就是-32768~32767 。
那么无符号的short的取值范围就是0~65535了。
3.大小端(大小端字节序存储)介绍
3.1什么大端小端:
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。
3.2 为什么有大端和小端
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8bit。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。
3.3一个例子以及如何写一个程序判断大小端
int check_sys()
{
int a = 1;
char* p = (char*)&a;
return *p;
}
int main()
{
int ret = check_sys();
if (ret == 1)
{
printf("小端\n");
}
else
{
printf("大端\n");
}
return 0;
}
我们测试某个编译器是大端还是小端存储,其实只要找到数据中第一个字节的内容,而我们用char*指针就可以访问到第一个字节内容,此时用1最为方便,因为1的二进制序列为00000000 00000000 00000000 00000001,如果char*指针访问到的是1,则是小端存储,为0就是大端存储。
4,两道需要总结的题目
int main()
{
char a[1000];
int i;
for (i = 0; i < 1000; i++)
{
a[i] = -1 - i;
}
printf("%d", strlen(a));
return 0;
}
以后可以将char类型看作是右下角的那样一个⚪,char类型的取值范围是-128~127,当i=-129时,其实在右下角那个⚪中就到了127的位置,而strlen求字符串的长度是要找'\0'的,而'\0‘的ascii值就是数字0,于是最后打印出来的结果是255。
#include <stdio.h>
unsigned char i = 0;
//0~255 循环条件恒成立,所以会循环打印
int main()
{
for (i = 0; i <= 255; i++)
{
printf("hello world\n");
}
return 0;
}
0~255 循环条件恒成立,所以会循环打印
5 浮点型在内存中的存储
常见的浮点数:
3.14159
1E10 它表示的时1.0*10的10次方
浮点数家族包括: float、double、long double 类型。
浮点数表示的范围:float.h中定义整数表示的范围:limits.h中定义
5.1一个例子
看这段程序的运行结果是不是和你想的不一样。从整型和浮点型的区别中,我们可以推测整型和浮点型在数据中的存储是有差异的。
5.2 浮点数存储规则
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。比如
5.5 - 十进制的浮点数表示
101.1 - 二进制表示
754表示形式 - (-1)^0 * 1.011 * 2^2 其中S=0,M=1.011,E=2;
9.0 - 十进制的浮点数表示
1001.0 - 二进制表示
754表示形式 - (-1)^0 * 1.001 * 2^3 其中S=0,M=1.001,E=3;
所以浮点数的存储只需要存储S,M,E。
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。
举个例子
十进制 float f = 0.5;
二进制 0.1
可以写成 (-1)^0 * 1.0*2^-1
所以 S = 0
M = 1.0
E = -1 +127 = 126 (修正)
0011 1111 000000000000000000000000
0x3f000000
这述解释了如何存浮点数。那么如何取出浮点数呢?
5.3 浮点数取出规则
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。
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);
好了,关于浮点数的表示规则,就说到这里。
接下来就解释之前那个错误的问题
int main()
{
int n = 9;//00000000000000000000000000001001 (9的补码)
float* pFloat = (float*)&n;//int* (这个地址被float类型指针指向,所以此时float就将它看 作是浮点数的序列,接下来就是拆分各个部分)
//S = 0
//E = -126
//M = 0.00000000000000000001001
printf("n的值为:%d\n", n); //9
//(-1)^0 * 0.00000000000000000001001 * 2^-126 (这里就是将内存中的浮点数拿出计 算出的结果)
printf("*pFloat的值为:%f\n", *pFloat); //0.000000*pFloat = 9.0;
//1001.0
//1.001 * 2^3
//S = 0
//M = 1.001
//E = 3+127 = 130
//0100 0001 0001 00000000000000000000 (这里是将浮点型数据放入内存的结果)
printf("num的值为:%d\n", n); //1,091,567,616 (这里%d,就是将上面那个二进制序列 当作整型序列了)
printf("*pFloat的值为:%f\n", *pFloat); //9.0return 0;
}
完结,撒花。