C进阶--数据的存储

⚙ 1. 数据类型介绍

1.1基本内置类型

⭕ 整形：

char(char又叫短整型)	unsigned char
	signed char
short	unsigned short[int]
	signed short [int]
int	unsigned int
	signed int
long	unsigned long [int]
	signed long [int]

⭕ 浮点数：

float（单精度浮点数）

double（双精度浮点数）

区别：

1. 存储空间：float类型占用4个字节（32位），而double类型占用8个字节（64位）。因此，double类型可以表示更大范围的数值，并且具有更高的精度。

2. 表示范围：float类型可以表示的有效位数大约是6-7位，而double类型可以表示的有效位数大约是15-16位。因此，double类型可以表示更大范围的数值，并且可以提供更高的精度。

然而，由于double类型占用的存储空间更大，它相对于float类型的运算速度可能会稍慢。因此，在选择使用float还是double时，需要根据具体需求来决定。

⭕ 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：

⚪ int * ⚪ char* ⚪ long *

⚪ float* ⚪double* ⚪ voibaxin

注意事项：

* 偏向谁这个有的书上是有规范的，但是一直没有很严格的要求，但是我们在连续赋值时要注意以下的两种情况：

int * p1,p2;//①p1是指针, p2不是指针
int *p1,*p2;//②p1, p2都是一级指针
int * p1;int *p2;//③p1, p2都是一级指针

避免出现这种有误会性质的代码，方便别人也方便自己，我们使用方式3最好

⭕ 空类型：

void表示空类型（无类型），通常用于函数的返回类型，

⚙ 2. 整形在内存中的存储

变量的创建时要在内存中开辟空间的。而空间的大小时根据不同类型来决定的。

2.1 原码，反码，补码

数据在内存中通过二进制来存储的，这是一个基本常识了（0 1 ->计算机）

原码：

直接将整数的二进制按照正负数形式翻译即可。

反码：

原码的符号位保持不变，将其他位按位取反即可。

补码：

反码+1 即可。

对于整形来说，数据存放内存实际用的是补码

❓❓❓ 为什么呢

🙋‍🙋‍🙋‍

在计算机系统中，数值一律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。

tips: 查看内存的方法：

观察代码：

我们可以看到对于 a 和 b 分别存储的是补码。但是我们发现顺序有点 不对劲 。

这是又为什么❓

2.2 大小端

🌼大端（存储）模式，是指数据的低位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。

为什么有大端和小端：

🙋‍ 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8 bit。但是在C语言中除了8 bit的char之外，还有16 bit的short型，32 bit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。

我们可以通过下面这个小实验来测试判断自己的电脑的字节序

（ 这个问题在2015年出现在百度的笔试题中）

#include<stdio.h>


int check_sys()
{
	int i = 1;
	return (*(char*)&i);

}
int main()
{
	int ret = check_sys();
	if (ret == 1)
		printf("小端\n");
	else
		printf("大端 \n");

	return 0;
}

运行结果：

check_sys函数也可以这样写

int check_sys()
{
	union {
		int i;
		char c;
	}u;
	u.i = 1;
	return u.c;
}

⚙3. 浮点型在内存中的存储

常见的浮点数： 3.1415 1E10

3.1浮点数存储的例子：

实验代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int n = 9;
	float* pFloat = (float*)&n;
	printf("n的值为：%d\n", n);
	printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat);
	*pFloat = 9.0;
	printf("num的值为：%d\n", n);
	printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat);
	return 0;
}

实验结果：

好奇怪是不是？我们直观的感受是9.0==9 ，那他们打印出来的值应该是相等的才对啊。

当然，直观的感受往往需要经过实践推敲才能确定。让我们来认真细细分析以下

3.2浮点数存储规则

根据国际标准 IEEE （电气和电子工程协会） 754 ，任意一个二进制浮点数 V 可以表示成下面的形式：

(-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

十进制的 5.0 ，写成二进制是 101.0 ，相当于 1.01×2^2 。

那么，按照上面 V 的格式，可以得出 s=0 ， M=1.01 ， E=2 。

十进制的 -5.0 ，写成二进制是 - 101.0 ，相当于 - 1.01×2^2 。那么， s=1 ， M=1.01 ， E=2 。

IEEE 754 规定：

对于 32 位的浮点数，最高的 1 位是符号位 s ，接着的 8 位是指数 E ，剩下的 23 位为有效数字 M

对于 64 位的浮点数，最高的 1 位是符号位S，接着的 11 位是指数 E ，剩下的 52 位为有效数字 M 。

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。

至于指数 E ，情况就比较复杂。

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 。

然后，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

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。

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1.0*2^(-1)，其阶码为-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

制表示形式为:

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 ）；

好了，关于浮点数的表示规则，就说到这里。

解释前面的题目：

下面，让我们回到一开始的问题：为什么 0x00000009 还原成浮点数，就成了 0.000000 ？

首先，将 0x00000009 拆分，得到第一位符号位 s=0 ，后面 8 位的指数 E=00000000 ，最后 23 位的有效数字M=000 0000 0000 0000 0000 1001。

9->0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001

由于指数E全为0，所以符合上一节的第二种情况。因此，浮点数V就写成：

V=(-1)^0 × 0.00000000000000000001001×2^(-126)=1.001×2^(-146)

显然，V是一个很小的接近于0的正数，所以用十进制小数表示就是0.000000。

再看例题的第二部分。

请问浮点数 9.0 ，如何用二进制表示？还原成十进制又是多少？

首先，浮点数 9.0等于二进制的1001.0，即1.001×2^3。

9.0-> 1001.0->(-1)^01.0012^3 ->s=0,M=1.001,E=3+127=130

那么，第一位的符号位s=0，有效数字M等于001后面再加20个0，凑满23位，指数E等于3+127=130，即10000010。所以，写成二进制形式，应该是s+E+M，即这个32位的二进制数，还原成十进制，正是 1091567616 。

📕小测试：

🖊 1.下面程序输出什么？

#include <stdio.h>
int main()
{
	char a = -1;
	signed char b = -1;
	unsigned char c = -1;
	printf("a=%d,b=%d,c=%d", a, b, c);
	return 0;
}

🖊 2.下面程序输出什么？

#include <stdio.h>
int main()
{
    char a = -128;
    printf("%u\n",a);
    return 0;
}

🖊 3.下面程序输出什么？

#include <stdio.h>
int main()
{
	char a = 128;
	printf("%u\n", a);
	return 0;
}

🖊 4.下面程序输出什么？

#include <stdio.h>

int main()
{
	int i = -20;
	unsigned int j = 10;
	printf("%d\n", i + j);

	return 0;
}

🖊 5.下面程序输出什么？

#include <stdio.h>

int main()
{
	unsigned int i;
	for (i = 9; i >= 0; i--)
	{
		printf("%u\n", i);
	}
	return 0;
}

🖊 6.下面程序输出什么？

#include <stdio.h>
int main()
{
	char a[1000];
	int i;
	for (i = 0; i < 1000; i++)
	{
		a[i] = -1 - i;
	}
	printf("%d", strlen(a));
	return 0;
}

🖊 7.下面程序输出什么？

#include <stdio.h>
unsigned char i = 0;
int main()
{
	for (i = 0; i <= 255; i++)
	{
		printf("hello world\n");
	}
	return 0;
}

🙋‍答案：

1.o(*^▽^*)┛

2.o(*^▽^*)┛

3.o(*^▽^*)┛

4.o(*^▽^*)┛

5. o(*^▽^*)┛

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7.o(*^▽^*)┛