C语言-数据的存储-整形的存储（8.1）

news2024/10/5 19:16:36

思维导图：

1.数据类型的基本归类

1.1类型的意义

1.2整形家族

1.3浮点数家族

1.4构造类型

1.5指针类型

1.6空类型

2. 整形在内存中的存储

2.1 原码、反码、补码

2.2 大小端介绍

2.3 练习、巩固、提高

写在最后：

思维导图：

1.数据类型的基本归类

1.1类型的意义

C语言中的各种类型，所占的内存空间不同。

而类型的意义，就是在创建类型时

使用这个类型开辟的内存空间

以及看待内存的视角（不同类型在内存中存储的方式是不同的）

1.2整形家族

char
        unsigned char
        signed char

short
        unsigned short [int]
[signed] short [int]

int
        unsigned int
[signed] int

long
        unsigned long [int]
[signed] long [int]

char 也是整形家族的一员！！！

平时我们都直接使用short、int 等等,一般我们习惯将[ ]里的省略，当然，不省也不会报错。

long long 也是同理

1.3浮点数家族

float
double

1.4构造类型

数组类型

结构体类型 struct
枚举类型 enum
联合类型 union

数组类型也属于构造类型

例：

	int arr[10]
	int[10]
	int a[11]
	int[11]

int arr[10] 的类型其实是 int [10]

同理int a[11] 的类型时 int [11]

每个不同的数组都是不同的类型。

1.5指针类型

int *p
char *p
float* p
void* p

1.6空类型

void 表示空类型（无类型）
通常应用于函数的返回类型、函数的参数、指针类型

例：

#include <stdio.h>

void test()
{
	printf("hehe\n");
}

int main()
{
	test();
	return 0;
}

输出：

输出：hehe

2. 整形在内存中的存储

大致了解C语言中的数据类型后，我们重点学习整形家族在内存中的存储。

2.1 原码、反码、补码

一个变量的创建是要在内存中开辟空间的，

而开辟空间的大小是有类型决定的，

那么，数据究竟是如何在内存中存储的呢？

计算机中的整数有三种二进制的表示方法：

即：

1.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。

int a = 1;//原码：00000000000000000000000000000001

2.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。

	int b = -1;//原码：10000000000000000000000000000001
	           //反码：11111111111111111111111111111110

3.补码

反码+1就得到补码。

	int b = -1;//原码：10000000000000000000000000000001
	           //反码：11111111111111111111111111111110
			   //补码：11111111111111111111111111111111

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”，

第一位就是符号位，剩下是数值位。

正数的原、反、补码都相同。

我们到内存中看看：

我们发现内存是以补码的形式存储的

而且我们发现a的地址有些奇怪，为什么好像是反着存的，又不完全反着。

2.2 大小端介绍

其实，在计算机中是存在大小端的存储方式的

大端模式，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。

大小端字节序存储是以字节为单位存储的：

例：

上文中&a在内存中存储的方式是 01 00 00 00 以字节为单位逆序存储，是小端存储的方式。

那我们该如何判断所处环境究竟是大端还是小段呢？

例1：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int a = 1;
	char* pa = (char*)&a;
	if (*pa == 1)//通过观察内存中第一个字节是否为1
	{            //从而判断大小端
		printf("小端\n");
	}
	else
	{
		printf("大端\n");
	}
	return 0;
}

我使用的VS2019是小端环境

输出：

输出：小端

例2：

当然，我们也可以使用函数的方法实现：

#include <stdio.h>

int check()
{
	int a = 1;
	return *(char*)&a;//如果是小端返回1
}                     //如果大端则返回0
int main()
{
	int ret = check();
	if (ret == 1)
	{
		printf("小端\n");
	}
	else
	{
		printf("大端\n");
	}
	return 0;
}

输出：

输出：小端

2.3 练习、巩固、提高

练习1：

//输出什么？
#include <stdio.h>
int main()
{
	char a = -1;
	signed char b = -1;//在这里的 signed char b 和 char a 其实是相同的
	unsigned char c = -1;
	//signed char 能够存储的大小是 -127 ~ 128
	//unsigned char 能够存储的大小是 0 ~ 255
	//如果遇到-1：
	//原码：10000000000000000000000000000001
	//反码：11111111111111111111111111111110
	//补码：11111111111111111111111111111111
	//截断：11111111
	//对于无符号类型来说，原返补码相同
	//所以最后的大小为 11111111
	//用十进制输出则为 255
	printf("a=%d,b=%d,c=%d", a, b, c);
	return 0;
}

输出：

输出：a=-1,b=-1,c=255

练习2：

#include <stdio.h>

int main()
{
	char a = -128;
	//原码：10000000000000000000000010000000
	//反码：11111111111111111111111101111111
	//补码：11111111111111111111111110000000
	//截断：10000000
	printf("%u\n", a);
	//通过无符号整形的方式打印
	//整形提升：
	//高位补符号位：11111111111111111111111110000000
	return 0;
}

输出：

输出：4294967168

练习3：

#include <stdio.h>

int main()
{
	char a = 128;
	//原码：00000000000000000000000010000000
	//反码：00000000000000000000000010000000
	//补码：00000000000000000000000010000000
	//截断：10000000
	printf("%u\n", a);
	//通过无符号整形的方式打印
	//整形提升：
	//高位补符号位：11111111111111111111111110000000
	return 0;
}

输出：

输出：4294967168

练习4：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int i = -20;
	//原码：10000000000000000000000000010100
	//反码：11111111111111111111111111101011
	
	//补码：11111111111111111111111111101100
	unsigned int j = 10;
	//补码：00000000000000000000000000001010
	//补码相加：11111111111111111111111111110101
	//以整形原码打印：10000000000000000000000000001010
	printf("%d\n", i + j);//转成十进制：-10
	return 0;
}

输出：

输出：-10

练习5：

#include <stdio.h>

int main()
{
	unsigned int i;
	for (i = 9; i >= 0; i--)
	{
		printf("%u ", i);//会先打印 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
	}                    //当-1时，用unsigned int形式打印会进入死循环打印很大的数
	return 0;            //i永远无法小于0
}

输出：

练习6：

#include <stdio.h>

int main()
{
	char a[1000];
	int i;
	for (i = 0; i < 1000; i++)
	{                 //char 类型大小：-127~128
		a[i] = -1 - i;//i从0 1 2...128 -127 -126...-3 -2 到-1时，arr[i]=0
	}                 //总共是255个数
	printf("%d", strlen(a));//strlen 遇到'\0'就会停下
	return 0;
}

输出：

输出：255

练习7：

#include <stdio.h>

unsigned char i = 0;

int main()
{
	for (i = 0; i <= 255; i++)
	{
		printf("hello world\n");//因为 unsigned char 的范围是 0~255
	}                           //所以 i 永远无法大于255，导致死循环
	return 0;
}

输出：