C语言基础-数据的存储

数据的存储 数据类型

• 意义：

  • ①：数据类型决定了系统为其开辟内存空间的大小
  • ②：决定了系统如何解析内存中的值

数据在内存中的存储方式

• 大端字节序

  • 数据的低位保存在内存的高地址中，数据的高位保存在内存的低地址中。

• 小端字节序

  • 数据的低位保存在内存的低地址中，数据的高位保存在内存的高地址中

整型在内存中的存储

• char 符号类型

  • 可以存储的范围是：-128-127
    • 其中，char类型下 127+1 的结果是-128
    • char类型下 -128 -1 的结果是 127

由于char类型进行算术运算时需要整形提升，下面省略整形提升步骤。
需了解整形提升可参考该文档
[C语言基础-隐式类型转换（整形提升）](https://blog.csdn.net/qq_41854797/article/details/124501756?spm=1001.2014.3001.5502)
-128
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000 原码
1000 0000 0000 0000 0000 0000 0111 1111 反码
1000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 0000 补码

-128-1 相当于 -128 + （-1）
-1 的补码：
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111

-128 + （-1）：
   1000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 0000 
+  1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111
------------------------------------------
= 11000 0000 0000 0000 0000 0000 0111 1111
因为 变量需强转char类型，只能存储1个字节，
所以需要从结果中截取一个字节（8个比特位）的数据作为其结果。
也就是：0111 1111 = 127

• unsigned int
• unsigned char

浮点型在内存中的存储及解析

• 二进制浮点数表现及存储的形式：

  • 公式：

    • (-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1且小于2

    • 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，因此社区，只保存后面的XXXXXXX部分。比如保存1.01时，只保存01，等到读取的时候，再把第一位1加上去，这样做的目的是节省1一位有效数字。

  • 2^E 表示指数位

    • E为一个无符号整型

    • E要存储到内存中要加上一个中间值，
      然后和再转为二进制

      • 32位（float类型）

        • 要加上127

      • 64位（double类型）

        • 要加上1023

  • 如何计算并存储：

    • float a = 9.5;
    • ①：因为9.0是正数，所以(-1)^0
    • ②：求出9和0.5的二进制位数
      10001.1
    • ③：求出E
      10001.1 小数点向左移动四位 E = 4
    • ⑤：合起来为：
      0 * 00010000 00000000 0000000 * 10000011
    • ⑥：在内存中存储的方式
      符号位（首位）指数位（8位）小数点后的小数（23位）
      0 10000011 00010000 00000000 0000000
    • 注意：32位下，符号位长度为1，指数位为8位，小数点后的小数为23位。
      64位，符号长度不变，指数位为11位，小数位为52位。

• 二进制浮点数解析（32位）：

  • 十六进制存储：00 00 10 41
    转换为二进制：0 10000011 00010000 00000000 0000000
    0为符号位，10000011 为指数位 剩下的为小数位

  • M为1+剩下的为小数位
    E为10000011 - 127
    解析为： 1.0001 * 2^4 = 10001
    还原为10进制： 9

  • 指数E从内存中取出
    还可再分三种情况：

    • ①：E不全为1或不全为0

      • 这时，浮点数采用指数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1。比如：0.5（1/2）的二进制形式为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*2^(-1)，其阶码为-1+127=126，表示0111 1110，二位数1.0去掉整数部分为0，补齐0到23位，则二进制表示为：0 01111110 00000000000000000000000

    • ②：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1，而是还原为0.xxxxxx的小数，这样做是为了表示±0，以及无限接近与0的数字

    • ③：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）

• 例题

 float a = 9.0;
 在内存中存如何存放：

  int n = 9;
   //9的二进制
   //00000000 00000000 00000000 00010001
   // 9  以 float在内存中存储方式。
   
   //(-1)^0 * 1.0001 *2^4 (32位）
   //0 10000011 00010000 00000000 0000000
   //00000000101011001000000000000000
   float *p = &n;
   printf("%d\n",n);
   //此时按照float拿的数据为， 0 00000000 0000000 00000000 00010001
   //当E 全为0时，M不在加上第一位的1，而是还原小数0.xxx的小数，这样做为了表示正负0，以及接近0很小的数字。
   printf("%lf\n",*p);
  
   *p = 9.0;
   // 9  以 float在内存中存储方式。
  
   //(-1)^0 * 1.0001 *2^4 (32位）
   //0 10000011 00010000 00000000 0000000
   //0 10000011 00010000 00000000 0000000
	   //n的值为：1099431936
  printf("%d\n", n);
   //p为9.0
   printf("%lf\n", *p);

运行结果截图：

大小端字节序的介绍及判断

• 介绍

  • 大端字节序

    • 数据的低位保存在内存的高地址中，数据的高位保存在内存的低地址中。

  • 小端字节序

    • 数据的低位保存在内存的低地址中，数据的高位保存在内存的高地址中

• 判断系统是大端还是小端
  

  • 例题：

判断系统是大端还是小端：

int test1(){

	int num = 1;
/*
  思路：
	看下图：
*/
	return *(char*)#


}

void main(){
	if (test1()){
		printf("小端");
	}else{
		printf("大端");
	}
}

运行结果：