程序员成长之旅——数据的存储
数据类型的介绍
整型
int signed int unsigned int
short signed short unsigned short
char signed char unsigned char
long signed long unsigned long
long long signed long long unsigned long long
浮点数家族
double float
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 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
整型在内存中的存储
原码，反码，补码
何为原码
原码(true form)是一种计算机中对数字的二进制定点表示方法。原码表示法在数值前面增加了一位符号位（即最高位为符号位）：正数该位为0，负数该位为1（0有两种表示：+0和-0），其余位表示数值的大小。
何为反码
负数的话，原码符号位不变，其它按位取反即可。
何为补码
负数的话，反码加一就是补码。正数的原反补码相同。
数据存放在内存中是补码，这是为啥呢？
- 保证了0的唯一性，保证了数的表示的准确性。
- 让加减可以统一处理，优化了数的运算过程（CPU只有加法）
- 解决了自身逻辑意义的完整性。
数据在内存里以补码的形式存储是为了简化计算机的结构设计，同时也提高了运算速度。在计算机系统中，数值一律用补码来表示和存储。
我们在来看下内存中的存储
我们发现a,b在内存中确实是用补码存储，但是顺序为啥感觉有点不对劲？
这时就引入了大小端。
大小端
什么是大小端
大端：数据的低位保存在高地址中，高位保存在低地址中
小端：和大端刚好相反
大小端为啥要存在
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8bit的char之外，还有16bit的short型，32bit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。例如一个16bit的short型x，在内存中的地址为0x0010，x的值为0x1122，那么0x11为高字节，0x22为低字节。对于 大端模式，就将0x11放在低地址中，即0x0010中，0x22放在高地址中，即0x0011中。小端模式，刚好相反。我们常用的X86结构是小端模式，而KEIL C51则为大端模式。很多的ARM，DSP都为小端模式。有些ARM处理器还可以由硬件来选择是大端模式还是小端模式。
如何判断一个机器是大端还是小端
#include<stdio.h>
int check_sky(int i)
{
return (*(char*)(&i));
}
int main()
{
int ret = check_sky(1);
if (ret == 1)
printf("小端\n");
else
printf("大端\n");
return 0;
}
//运用联合体性质
#include<stdio.h>
int check_sky()
{
union un
{
int i;
char j;
}un;
un.i = 3;
return un.j;
}
int main()
{
int ret = check_sky();
if (ret == 3)
printf("小端\n");
else
printf("大端\n");
return 0;
}
//输出什么？
#include <stdio.h>
int main()
{
char a = -1;
signed char b = -1;
unsigned char c = -1;
//11111111 11111111 11111111 11111111
//11111111 a
//11111111 b
//11111111 c
printf("a=%d,b=%d,c=%d", a, b, c);// -1 -1 255
//这里用到了整形提升，有忘记的看我的操作符那篇博客里面有
https://blog.csdn.net/wuweiwuju___/article/details/89561078#_326
//11111111 11111111 11111111 11111111 a
//11111111 11111111 11111111 11111111 b
//00000000 00000000 00000000 11111111 c
return 0;
}
浮点型在内存中的存储
区分浮点型在内存中和整型在内存中存储是不同的
从这上面我们很清楚的发现浮点数在内存中不是以补码形式存储的，否则也不会出现和常规不同的数字。
根据国际标准IEEE（电气和电子工程协会） 754，任意一个浮点数V可表示成下面的形式。
- (-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。
IEEE 754规定： 对于32位的浮点数，最高的一位是符号位，接着的八位是指数E，剩下的是有效数字23位。
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。
指数E的话相对比稍微复杂一点
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。
取出指数E的话，就要分三种情况
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）
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
int main()
{
int n = 9;
float* pFloat = (float*)& n;
printf("n的值为：%d\n", n);//9
printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat);//0
//00000000 00000000 00000000 00001001 - n
//0 00000000 00000000000000000001001
//可看到E全为0（读取的话）
//（-1）^0 * 0.0000000000000000001001 * (2)^-126
//float读取后六位那必然是0.000000
*pFloat = 9.0;
printf("num的值为：%d\n", n);
//1001
//(-1)^0 * 1.001 * 2^3
//s = 0 E = 3+127 M = 00100000000000000000000
//0 10000010 00100000000000000000000
//%d读取的话（原反补相同因此） 就是上面二进制转化为10进制的数
printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat);//9.000000
return 0;
}
