数据的存储
文章目录
- 数据的存储
- 一、数据类型
- 二、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几个经典关于内存存储的例子
- 三、浮点型在内存中的存储
- 3.1 一个令你惊呆的例子
- 3.2 浮点数存储规则
一、数据类型
整形家族：
char： unsigned char， signed char
short： unsigned short ， signed short
int： unsigned int， signed int
long： unsigned long ， signed long
浮点型家族：
float,double
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* pi;
char* pc;
float* pf;
void* pv;
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.
二、整形在内存中的存储
2.1 原码、反码、补码
原码：把任何数按照正负数的形式写成它的二进制序列就是它的原码。（对于正数和无符号整数，它的原反补码都是相等的）
反码：符号位不变，其他位依次按位取反得到反码。
补码：反码+1得到补码。
（只有负数的原码反码补码需要计算得来，所以反码和补码只对负数而言，因为正数和无符号整数原码反码补码都是一样的，不需要通过计算得来的。）
补充：
1、符号位为0表示正数，为1表示负数。
2、对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码。（因为CPU只能进行加法，而用原码计算得到的结果是不对的，补码计算得到的结果是正确的，具体证明如下图所示）
2.2 大小端介绍
什么是大小端？
大端（存储）模式，是指数据的低 (权值) 位保存在内存的高地址中，而数据的高 (权值) 位，保存在内存的低地址中；
小端（存储）模式，是指数据的低 (权值) 位保存在内存的低地址中，而数据的高 (权值) 位，保存在内存的高地址中。
（口诀：小小小端，其余大端）
2.3几个经典关于内存存储的例子
int main()
{
char a = -1;
signed char b = -1;
unsigned char c = -1;
printf("a=%d,b=%d,c=%d\n", a, b, c);
return 0;
}
这个打印的a,b,c是多少呢？让我们来分析一下。
int main()
{
char a = -128;
printf("%u\n",a);
return 0;
}
这个呢？
int main()
{
char a = 128;
printf("%u\n", a);
return 0;
}
这个？
int main()
{
int i = -20;
unsigned int j = 10;
printf("%d\n", i + j);
return 0;
}
这个？
unsigned int i;
for(i = 9; i >= 0; i--)
{
printf("%u\n",i);
}
int main()
{
char a[1000];
int i;
for (i = 0; i < 1000; i++)
{
a[i] = -1 - i;
}
printf("%d\n", strlen(a));
return 0;
}
这个？
三、浮点型在内存中的存储
3.1 一个令你惊呆的例子
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;
}
你认为这个代码的结果是多少？
这个答案出乎你的意料吧！！！
那么这是为什么呢？
想要知道这是为什么，就需要我们了解浮点数在内存中的存储规则了。
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。
举个例子：
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。
IEEE 754对有效数字M和指数E，还有一些特别规定。
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。
对于E：
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：
一、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，则为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
二、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。
三、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）。
以上就是浮点数的存储规则。
现在就可以很好地解析上面那个例子的结果了。
第一个数据以整数的形式放进去，第二个printf是以浮点型的规则拿出数据并打印出来。
因为9的二进制序列为：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001
由于S位后面的8位全为0，即E全为0，所以这个浮点数就写成了：
V=(-1) ^ 0 * 0.00000000000000000001001*2 ^ (-126)=1.001×2^(-146)
这是一个非常小的数字，可以直接认为这个数就是0了，所以第二个printf打印出来的就是0.000000。
第二个数据就是以浮点型的形式存进去，第四个printf是以整形的形式打印出来。
按照浮点数的存储规则：
浮点数9.0等于二进制的1001.0，即1.001×2^3
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。
存进去的数据是 0 10000010 001 0000 0000 0000 0000 0000
所以第四个printf就是把这个二进制序列以整形的形式打印出来就是1091567616啦！
你清楚了吗？？欢迎点赞评论哈！
