C语言数据的存储(萌新必看)

类型的意义

1.使用这个类型开辟内存空间的大小(决定了使用范围)

2.如何看待内存空间的视角

类型构造:自定义类型

• 结构体类型: struct

• 枚举类型:enum

• 联合类型:union

• 数组类型:char arr[6]

数据内存中存放补码

在计算机系统中,数值一律师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.

原码、补码、反码

原码 符号位不变剩余位取反

反码+1 得到 补码

• 内存中存放的是补码

• 整形表达式计算使用的内存中补码计算

• 打印和我们所见都是原码

  #include
  int main()
  {
  char a = -1;
  signed char b = -1;
  unsigned char c =-1;
  printf("a=%d,b=%d,c=%d,a,b,c");
  }
  // a = -1 
  // b = -1
  // c = 255

解释: char a = -1 放在 内存中为补码(signed char b 同理)

11111111111111111111111111111111

因为char类型被截断到a中为

11111111

通过整型提升符号位是1,高位补1

11111111111111111111111111111111

因为打印出来是原码(转换)

10000000000000000000000000000001

所以为打印 -1

Unsigned char c = -1放在内存中与上面同理

被char类型截断到c中

11111111

因为其无符号数,没有符号位,所以高位补0

00000000000000000000000001111111

因为是正数原反补相同所以直接打印

打印 255

「有符号位高位是什么补什么,无符号位高位补0」

char或者signed char的取值范围 -128-127

unsigned char的取值范围0-255

 

int main()
{
 char a = -128;
 printf("%u\n",a);
 return 0;
}
//打印4294967168

原码到补码

10000000000000000000000010000000 -原

11111111111111111111111101111111 -反

11111111111111111111111110000000 - 补

截断 10000000 - a

因为有符号位打印 %u 所以

11111111111111111111111110000000

打印4294967168

大小端

大端(存储)模式,是指数据的低位字节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,是指数据的低位字节内容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.

 

#include
int main()
{
   int a =1 ;
   char * p=(char*)&a;
   if(*p==1)
       printf("小端\n");
   else
       printf("大端\n");
   return 0 ;
}
//判断机器大小端

浮点型在内存中的存储

int n = 9;
float* pfloat = (float*)&n;
printf("%n的值为:%d\n",n);
printf("%pfloat的值为:%f\n",n);
*pfloat=9.0;
printf("num的值为:%d\n",n);
printf("%pfloat的值为:%f\n",*pfloat);
​
// n:9 *plfoat:0.000000
//num:1091567616
//*pfloat:9.000000
​

解释:

1⃣️:n = 9 正常打印

2⃣️:*pfloat=0.000000 (以浮点数打印)

(浮点型的指针)

二进制存储:

0 00000000(E为全0) 0000000000000000001001

则

(-1)0 *0.00000000 0000000000000000001001 *2-126

所以特别小 所以打印0.000000

3⃣️:*pfloat=1091267616(以%d打印)

因为

*pfloat=9.0 ; //浮点数的形式放入

9.0

1001.0

1.001*23

(-1)0 * 1.001*23

0100 0001 0001 0000 0000 0000 0000 0000

补码打印: 所以1091267616

4⃣️: 9.0

(浮点数的形式放入,浮点数打印)

• (-1)s *M *2E

• (-1)S表示符号位,当S=0;V为正数; S=1,V为负数

• M表示有效数字,大于等于1,小于2

• 2E表示指数位

例 V=9.5 (十进制表示)

将9表示为十进制

1001

剩余0.5用二进制表示

0.5 = 1*2-1 1%2 = 1 所以后缀为.1

=1001.1

M需要满足大于1,小于2 (小数点向前两位,就是E的次数)

=1.011 * 22

=(-1)0 * 1.011*22

S=0 M=1.011 E=2

对于有效数字M和指数E一些特别规定:1<=M<2,M可以写成1.xxxxxx的形式,其中xxxxxx表示小数部分.

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xxxxx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位有效数字哦.

至于指数E,情况就比较复杂. 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,它的取值范围是0-2047,但是,我们知道,科学计数发E是可以出现负数(下面是例子)的,所以存入内存

0.5 —10进制的浮点数

0.1 — 2 进制表示

1.0*2-1 —科学计数法表示

(-1)-1 * 1.0 * 2-1

S=0; M=1,0 ;E=-1(存的时候要加127或者1023)

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

例: 210的E是10,所以保存成32位浮点数时,必须保存成10+127=137,即是10001001

例: 浮点数的存储

U表示该常数用无符号整型方式存储，相当于 unsigned int

L表示该常数用长整型方式存储，相当于 long

F表示该常数用浮点型方式存储，相当于float

int main()
{
 float f = 5.5f;
 return 0;
}

步骤

(-1)0 *1.01 * 22

S=0; M=1.011 ;E=2

(符号位) : 0

(E+127=129=二进制表示):10000001

(M的小数点后面数字,因为一共23位所以后面补0.):01100000000000000000000

完整二进制代码:

0100 0000 1011 0000 0000 0000 0000 0000

16进制 (4个二进制一转换):

40 b0 00 00 00

小端存储:

00 00 b0 40

指数E从内存中取中三种情况

然而,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

指数E减去127(1023),得到真实值,再将有效数字M前加上第一位的1

比如:

0.5的二进制是0.1,由于规定正数部分必须为1,即将小数点右移1位,则为1.0-1,其阶段为-1+127=126,表示为01111110,而尾数1.0去掉整数部分为0,补齐0到23位00000000000000000000000,则其二进制表示为

0 01111110 00000000000000000000000

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);