C语言详解——数据在内存中的存储_c语言中,变量以补码的形式存储

1.数据类型简介

我们已经很清楚C语言中基本的内置类型及它们所占存储空间的大小

char //字符类型数据

short //短整型

int //整型

long //长整型

long long//更长的整型

float //单精度浮点数

double//双精度浮点数

//注意在C语言中没有字符串类型

1.1 这些类型存在的意义：

1.类型的大小决定了使用时开辟的内存空间大小（使用范围）

2.类型决定看待内存空间的视角

1.2 整型中的有符号与无符号

在C语言的整型类型中都存在有无符号之分

char

unsigned char

signed char

//char 虽然是字符类型，但是字符类型在存储的时候，存储的是字符的ascii码值，ascii码整数,因此char也算在整型中

short

unsigned short [int]

signed short [int]

int

unsigned int

signed int

long

unsigned long [int]

szigned long [int]

有正负的数据放在有符号的变量中，只有正数的数据放在无符号变量中

在数据的二进制表达中 

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

但对于无符号数，最高位也是数据位

注意：C语言明确规定了当定义int n;时，n就是有符号的，等价于signed int 

int,long short类型都默认为有符号数，如果要定义无符号数，必须在前面加上unsigned

C语言标准中没有规定char类型是有符号数还是无符号数，这是取决于编译器实现的，在大多数编译器中，char默认为有符号数

2.整型在内存中的存储

在我们创建变量时要在内存中开辟空间，空间的大小由不同的类型决定，对于整型来说，数据以补码的形式存放

 2.1原码，反码，补码

三种表示方法均有符号位和数值位两部分，符号位0表示正，1表示负

负数的三种表达方法各不相同

原码

直接将数值以正负数的形式翻译为二进制

反码

原码符号位不变，其它位依次按位取反 

补码

反码+1得到补码 

正数的原，反，补码相同 

对整型来说，数据内存中存放的是补码

2.2大小端介绍

什么是大小端？

大端存储模式：指数据的低位存放在内存的高地址中， 数据的高位存放在内存的低地址中

小端存储模式：指数据的高位存放在内存的高地址中， 数据的低位存放在内存的低地址中

为什么有大端和小端？

 计算机系统以字节为单位，每个地址单元都对应着一个字节，一个字节为8bit,但C语言中存在超过8bit的数据类型。另外，对于位数大于8位的处理器，如16位和32位，由于寄存器宽度大于一个字节，就必然存在如何安排多个字节的问题，因此有了大端存储模式和小端存储模式。

代码判断大小端存储：

#include<stdio.h>
 
int check_sys()
{
    int i = 1;
    char*p = (char*)&a;
    if(*p == 1)
     {
        return 1;//小端
     }
    else
     {
        return 0;//大端
     }
}
 
int main()
{
   int ret = check_sys();
   if(ret == 1)
   {
      printf("小端");
   }
   else
   {
      printf("大端");
   }
   return 0;
}

3.浮点型在内存中的存储 

根据国标标准IEEE754,任意一个二进制浮点数v可以表示为以下形式

(-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

对于32位浮点数，最高1位是符号位， 接着后面8位是指数E,剩下23位为有效数字M

对于64位浮点数，最高1位是符号位， 接着后面11位是指数E,剩下52位为有效数字M

 IEEE 754对有效数字M和指数E,有如下规定

M的范围在1到2之间，所以M可以写为1.xxxxxx的形式，其中xxxxxx表示小数部分

当计算机保存M时，舍去这个数的第一位，只存后面的xxxxxx（如保存1.01时，只存01）

E规定为一个无符号整数 ，存入内存时必须加上一个中间数，对于8位的E，这个数为127，对于11位的E,这个数为1023（如E为10，保存时会存成10+127=137，即10001001）

 将E从内存中取出时，有三种情况

1.E不全为0或不全为1

指数E的计算值减去127（或1023），得到真实值，再将M加上第一位的1

2.E全为0

 此时E的真实值为1-127（或1-1023）

M不加1，并还原为0.xxxxxx的小数，表示无限接近于0

3.E全为1 

有效数字M全为0，表示正负无穷大（正负取决于S）