深入理解计算机系统（2）_0x61十六进制表示多少

第二章 信息的表示和处理

对于二进制所表示的数字来说，主要有三种，即无符号、补码以及浮点数。计算机的表示法是用有限数量的位来对一个数字编码，因此，当结果太大以至不能表示时，某些运算就会溢出。溢出会导致某些令人吃惊的后果。例如，int类型使用四个字节（32位二进制）来表示，计算表达式200300400*500会得出-884901888，这违背了数学运算特性。

2.1 信息存储

大多数计算机使用8位的字节，作为最小的可寻址的内存单位，而不是访问内存中单独的位。换句话说，我们在访问内存的内容时，最小的访问单位是字节。机器级程序将内存抽象为一个非常大的字节数组，称为虚拟内存。内存的每个字节都由一个唯一的数字来标识，称为它的地址，数组下标是地址的增量，所有可能地址的集合就称为虚拟地址空间。虚拟地址空间是为了给机器级的程序一个概念上的映像，实际的实现是将动态随机访问存储器（DRAM）、闪存、磁盘存储器、特殊硬件和操作系统软件结合起来，为程序提供一个看上去统一的字节数组。

2.1.1 十六进制表示法

对于机器来说，可能比较喜欢0和1，但是对于人类这种高级生物来说，1和0就有点不够看了。因此通常情况下，为了便于阅读，我们会使用十六进制去表示二进制。1位十六进制的数字可以表示4位二进制数字，因此一个字节就可以表示为0x00—0xFF

• 十六进制和二进制之间的相互转换

• 十六进制和十进制之间的相互转换

1）十进制转十六进制：用十进制数不断的除以16，得到一个商和一个余数，余数用十六进制数表示作为最低位数。以此类推。例如：十进制数314156.
314156 ÷ 16 = 19634・・・・12 （C）
19634 ÷ 16 = 1227 ・・・・ 2 （2）
1227 ÷ 16 = 76 ・・・・11 （B）
76 ÷ 16 = 4 ・・・・12 （C）
4 ÷ 16 = 0 ・・・・ 4 （4）
所以十六进制数为0x4CB2C。

2）十六进制转十进制：用16的幂乘以每个十六进制数。例如：0x7AF.
7 x 16^2 + 10 x 16^1 + 15 x 16^0 = 1792 + 160 + 15 = 1976.
所以十进制数为1976

2.1.2 寻址和字节顺序

对于跨越多字节的程序对象，我们必须建立两个规则才能唯一确定一个程序对象的值：
1）这个对象的起始虚拟内存地址是多少？
2）以及在内存中此对象字节的排列顺序是什么（比如int类型4个字节的排列顺序是什么）？
对于第一个问题，由于大部分计算机都采用连续的内存地址去存储一个程序对象，因此我们称内存地址中最小的那个就是该程序对象的起始地址，也是该程序对象的地址。例如，假设一个类型为int的变量x的地址为0x100，也就是说，地址表达式&x的值为0x100，那么，（假设数据类型int为32位表示）x的4个字节将被存储在内存的0x100、0x101、0x102和0x103位置。
对于第二个问题，一般有两种方式，即大端法和小端法。

• 小端存储：按照从最低有效字节到最高有效字节的顺序存储
• 大端存储：按照从最高有效字节到最低有效字节的顺序存储
  例如：
  

那么Java中如何确定当前环境所用的CPU是何种类型的字节顺序呢？
在java.nio.Bits中是这样实现的：

static {
   
        long a = unsafe.allocateMemory(8);
        try {
   
            unsafe.putLong(a, 0x0102030405060708L);
            byte b = unsafe.getByte(a);
            switch (b) {
   
            case 0x01: byteOrder = ByteOrder.BIG_ENDIAN;     break;
            case 0x08: byteOrder = ByteOrder.LITTLE_ENDIAN;  break;
            default:
                assert false;
                byteOrder = null;
            }
        } finally {
   
            unsafe.freeMemory(a);
        }
    }
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原理很简单，就是先分配8个字节Long类型的内存，然后放内存中放入16进制0x0102030405060708L的数据，判断第一个字节是0x01还是0x08，如果是0x01，则说明大端字节顺序，如果是最大的0x08，则是小端字节顺序。

2.1.3 强制类型转转换

对于一个特定的数据类型来讲，计算机在解释这类数据的值的时候，是根据起始位置以及数据类型的位数来确定的。比如对于无符号int类型的数据来说，倘若我们知道它的起始位置为0x1，而当前的操作系统采取的是大端法规则，假设0x1-0x4的内存地址中存储的字节依次为0xFF，0xFF，0xFF，0xFF，由此计算机将会帮我们计算出这个无符号int类型的值为232-1，也就是无符号int类型的最大值

这其中计算机是根据0x1-0x4这四个字节上的值，以及无符号int类型的解释方式，最终得到的这个无符号int类型的值。

由此可见，计算机在解释一个数据类型的值时主要有四个因素：

1. 位排列规则（大端或者小端）
2. 起始位置
3. 数据类型的字节数
4. 数据类型的解释方式

对于特定的系统来说，前两种因素都是特定的，而对于后两种因素的改变，则可以改变一个数据类型的值的最终计算结果，这就是强制类型转换。对于大部分高级程序设计语言来讲，都提供了强制类型转换。

比如C语言，我们可以将一个无符号int类型的值强制转换为其它类型，在转换之后，对于上面四个因素之中，改变的是最后两个。

#include <stdio.h>

int main(){
   
    unsigned int x = 0xFFFFFF61;
    int *p = &x;
    char *cp = (char *)p;
    printf("%c\n",*cp);
}
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这是一个简单的强制类型转换示例，可以看到我们将一个无符号int类型的值，先赋给了一个int类型的指针，又强制转换成了char类型的指针，最终我们输出这个char类型指针所代表的字符。
结果的输出是一个a

输出a的原因就是由上面的四个因素决定的，我们看这个具体程序上的四个因素。

1. cp指针的值与x变量的起始内存地址相等。（起始位置）
2. 使用的linux系统是小端表示法，也就是说假设x变量的起始内存地址为0x1，那么0x1-0x4的值分别为0x61、0xFF、0xFF、0xFF。（位排列规则）
3. char只占一个字节，因此会只读取0x61这个值。（数据类型的字节数，或者说大小）
4. 0x61为十进制的97，对应ascii表的话，代表的是字符a，因此最终输出了a。（数据类型的解释方式）

可以看出，强制类型转换有时候会让结果变的让人难以预料，因此这种技巧一般不太推荐使用，但是这种手段也确实是程序设计语言所必需的。

2.1.4 表示字符串

这一点其实上面我们已经提到了，我们知道9