数据在内存中的存储(1)

数据类型的介绍

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

这是C语言的内置类型,不同类型在内存中的存储大小是不一样的,如:
在这里插入图片描述
合理的利用不同的类型,才能使内存空间的合理分配。也就是说,存在这么多的类型,其实是为了更加丰富的表达生活中的各种值。

类型的基本归类

整型家族:

char
 unsigned char
 signed char
short
 unsigned short [int]
 signed short [int]
int
 unsigned int
 signed int
long
 unsigned long [int]
 signed long [int]

unsigned表示无符号的意思,sign表示有符号的意思,通俗的话就说是否有负数;一般来说,默认为有符号类型的。

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;

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。

整形在内存中的存储

我们前面讲过,一个变量会在内存中开辟一块空间进行存储,那它是怎么存储的呢?

原码、反码、补码

对于一个整数,计算机要使用一定的编码方式进行存储,原码、反码、补码是机器存储一个具体数字的编码方式。这些表示方法均有符号位和数值位两部分,符号位都用0表示“正”,1表示“负”
对于正数来说,原码,反码,补码都相同
对于负数来说,原码,反码,补码各不相同

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:将反码+1就得到了补码。

在整数内存中,计算机是以补码的方式存储的。

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。

#include<stdio.h>
int main()
{
    
    
    int num1=10;
    //创建一个整型变量,该变量向内存申请了4个字节(32bit)
    //00000000000000000000000000001010--原码
    //00000000000000000000000000001010--反码
    //00000000000000000000000000001010--补码
    int num2=-10;
    //10000000000000000000000000001010--原码
    //11111111111111111111111111110101--反码
    //11111111111111111111111111110110--补码
    return 0;
}

大端与小端

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。

对于为什么会有大小端,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。现在地址的表现形式都是16进制的,所以大端小端一般只出现16进制之中
看下面例子:

int main()
{
    
    
	int a = 0x11223344;
	//表示变量a的内存地址
	return 0;
}

在内存地址我们可以看到,存储形式为:0x44332211。
在这里插入图片描述

在我们使用的编译器中,大多数为小端存储形式。

再看这个例子:

#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;
}

这是一个可以判断大小端的函数,先对i取地址,在VS中也就是(0x01000000),强制转换为char*就会变成(0x01)解引用就会变成1。所以答案是小端,反过来来说,如果答案是0那么就是大端了。

一些习题

我们来看以下代码:

#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;
}

结果:a=-1,b=-1,c=255

我们知道char类型的变量是占一个字节的,也就是8个bit;对于有符号位的char类型,由于符号位占据一个bit,只剩下7个bit,最大数只能到127(011111111),再加1时,就会变成(10000000),计算机规定这个数为-128,当再增大时就会变成-127…,直至-1再回到0,0又到1,形成一个闭循环。
在这里插入图片描述
而对于无符号char类型来说,存储大小就是直接0–255。
对于这道题,实际上还涉及到一个隐式类型转换(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类型,这种转换称为整型提升)

#include <stdio.h>
int main()
{
    
    
    char a= -1;
    //10000000000000000000000000000001--原码
	//11111111111111111111111111111110--反码
	//11111111111111111111111111111111--补码-截断
	//11111111 -a
	//整型提升:char为有符号位的,高位补充符号位,即为1
	//11111111111111111111111111111111
	//11111111111111111111111111111110
	//10000000000000000000000000000001--> -1
    signed char b=-1;
    //与a同样的道理
    unsigned char c=-1;
    //11111111 -c
    //char c是无符号位的,高位直接补充0,表示正数
	//00000000000000000000000011111111
    printf("a=%d,b=%d,c=%d",a,b,c);
    return 0;
}

第2题:

#include <stdio.h>
int main()
{
    
    
    char a = -128;
    printf("%u\n",a);
    //%u打印无符号的十进制数字
    return 0;
}

结果:4294967168
-128
10000000000000000000000010000000–原码
11111111111111111111111101111111–反码
//11111111111111111111111110000000–补码
-128的补码—10000000
11111111111111111111111110000000–整型提升

第3题

#include<windows.h>
#include<stdio.h>
int main()
{
    
    

unsigned int i;
for(i = 9; i >= 0; i--)
{
    
    
    printf("%u\n",i);
    Sleep(1000);
    //为了显示效果更加明显,sleep表示减缓打印速度
}
return 0;
}

在这里插入图片描述
在这里,这个是个死循环。对于我们来说,0再减1就是-1,但由于它是无符号位(111111…)所以就变成40多亿了。也就是说,i是无符号位的,永远不会小于0.

第4题:

int main()
{
    
    
    char a[1000];
    int i;
    for(i=0; i<1000; i++)
   {
    
    
        a[i] = -1-i;
   }
    printf("%d",strlen(a));
    return 0;
}

结果:255

我们知道,strlen是一个计算字符串长度的函数,当识别到‘\0’时就会结束访问。’\0‘的ASCII码值也就是0,数组a是char类型的。
在这里插入图片描述
所以char长度位255.

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转载自blog.csdn.net/m0_74068921/article/details/130918153
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