C语言进阶——数据的存储

news2024/10/4 3:21:40

目录

一.   数据类型

二.   整形在内存中的存储

1.原码、反码、补码

2.大小端

三.    浮点型在内存中的存储 

存储

取出


一.   数据类型

在前面,我们已经学过一些基本的内置类型

char——字符数据类型

short——短整型

int——整形

long——长整形

long long——更长的整形

float——单精度浮点数

double——双精度浮点数

而除开这些基本类型,数据类型还包括

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:

空类型:

void表示空类型,通常应用于函数的返回类型、函数的参数、指针类型
而作为指针类型时(void*),表示无具体类型的指针



二.   整形在内存中的存储

1.原码、反码、补码

计算机中的有符号整形有三种表示方法,即原码、反码和补码。

三种表示方法均有符号位和数值位两部分,符号位都是用0表示"正”,用1表示"负”,而数值位三种表示方法各不相同。

无符号、正数:原码、反码、补码相同

负数

原码
直接将数值按照正负数的形式翻译成二进制就可以得到原码。

反码
将原码的符号位不变,其他位依次按位取反就可以得到反码。

补码
反码+1就得到补码。

对于整形来说︰数据存放内存中其实存放的是补码。

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。

例如

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

我们可以得到

i的补码为00000000 00000000 00000000 00001010

j的补码为11111111 11111111 11111111 11101100

相加后得到11111111 11111111 11111111 11110110

转化为整形便是-10;

 

而在进行类型转换的时候,要对补码进行截断或补位处理

而补位时,有符号则补符号位,无符号则补0;

例如

char a=128;
printf("%d",a);

首先,128为整形数据,默认为4个字节。

其补码为 00000000 00000000 00000000 10000000;

而将其赋给字符变量a时,要进行截断处理,即10000000;

在我们使用的vs中,char默认为有符号,因此头部的1为符号位。

而a作为整形打印时,由于符号位为1,在前面补1

11111111 11111111 11111111 10000000

作为整形打印-128


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。

为什么会有大小端模式之分呢?

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。

例如在vs环境下

 当我们查看i的地址时,存储为01 00 00 00(16进制表示),而i的补码为 00 00 00 01

因此我们可以知道这是小端存储。

而顺序并非完全相反,这是因为存储时是以字节为单位。

而我们也可以利用这个特性来写一段代码判断是大端还是小端。

我们依然可以利用上面的i;小端存储时,i为 01 00 00 00 而大端则为 00 00 00 01

因此我们可以通过判断第一个字节的数据来判断

int main()
{
	int i = 1;
	if (*(char*)&i)
		printf("小端\n");
	else
		printf("大端\n");
	return 0;
}



三.    浮点型在内存中的存储 

存储

所有的浮点数都可以表示为    (-1)^S * M * 2^E

其中   (-1)^S表示符号位,S为0或1   M表示有效数字,大于等于1,小于2     2^E表示指数位。

例如5.5

二进制表示为101.1

转化为对应格式为 (-1)^0*1.011*2^2     其中S为0,M为1.011,E为2

而float类型最高1位为S,后面8位为E,最后23位为M

double类型最高1位为S,后面11位为E,最后52位为M

以float类型为例

S原样存储     由于E可能为负数,因此将E加上127后存储                                                              而M固定范围大于等于1小于2,因此只需要存储小数部分,若是M存储后还有空间则补0

例如5.5 存储后为1 00000010 01100000000000000000000


取出

当E全为1时,表示指数位为2^128,因此可以直接表示为正负无穷大(取决于符号位)

而当E全为0时,表示指数位为2^-126,非常接近0,因此不再加上E的整数部分1,而是作为小于1的小数表示正负0或者接近0的数。

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