数据在内存中的存储＜C语言＞

news2025/2/26 17:58:57

导言

在计算机中不同类型的数据在计算机内部存储形式各不相同，弄懂各种数据在计算机内部存储形式是有必要的，C语言的学习不能浮于表面，更要锻炼我们的“内功”，将来在写程序的时候遇见各种稀奇古怪的bug时，也便能迎刃而解，所以本文将着重介绍，整数在内存中的存储、大小端字节序和判断、浮点数的存储。

整数在内存中的存储

这部分的内容在前面已经讲过，现在让我们来复习一下：

一个数的二进制表示方法有三种：原码、反码、补码

原码：直接将数转为2进制序列，得到的就是原码

反码：符号位不变，将其它位取反

补码：在反码基础上+1

在C语言中整数可分为有符号整数和无符号整数

有符号整数：有符号位（第一位），0为正、1为负

有符号整数：没有符号位，即全为正数。

在计算机内部存放的是补码，为啥是补码？

因为CPU只有加法器，在计算机内部，正数的补码是本身，负数补码符号位不变，其他位取反，存放补码可实现加减法的统一运算（不需要添加减法器）：

//在计算机内部存放的是补码，为啥是补码？
int main() {
	int a = 9;
	//a的补码：00000000 00000000 00000000 00001001
	int b = 4;
	//b的补码：00000000 00000000 00000000 00000100
	int c = a - b;
	//c=a-b会被转化为c=a+(-b)
	// a的补码：00000000 00000000 00000000 00001001
	//-b的补码：11111111 11111111 11111111 11111100
	// c的补码 100000000 00000000 00000000 00000101
	//相加结果多出一位，int型只有4字节、32位，高位抛弃
	// c的补码: 00000000 00000000 00000000 00000101
	//正数原反补相同，10进制数为5
	printf("%d", c);
	return 0;
}

运行结果：

大小端字节序和判断

超过一个字节的数据在存储时就会有存储顺序的问题：

通过调试观察一个整型在内存中的存储可知：a的低位存储在低地址处，当前平台属于小端存储模式。

大端存储模式：

是指数据的低位字节存储在内存空间的高位地址处。(大对大)

小端存储模式：

是指数据的低位字节存储在内存空间的低位地址处。(小对小)

为了更好的理解下面给出几道练习：

练习1（百度笔试10分）

简述大端字节序和小端字节序的概念，设计一个程序来判断当前机器的字节序。

练习2

以下代码输出结果是啥？

#include <stdio.h>
//X86环境 ⼩端字节序 
int main()
{
	int a[4] = { 1, 2, 3, 4 };
	int* ptr1 = (int*)(&a + 1);
	int* ptr2 = (int*)((int)a + 1);
	printf("%x,%x", ptr1[-1], *ptr2);
	return 0;
}

运行结果：

分析一下：

#include <stdio.h>
//X86环境 ⼩端字节序 
int main()
{
	int a[4] = { 1, 2, 3, 4 };
	int* ptr1 = (int*)(&a + 1);
    //&a取出整个整个数组的地址(访问权限为4*sizeof(int)个字节)，再加1到元素4的后面
	int* ptr2 = (int*)((int)a + 1);
    //(int)a:将地址转为int类型的数，并加1,就是加了一个字节
    //因为当前平台为小端字节序，加1跳过了01，并从第二个字节开始00 00 00 02
	printf("%x,%x", ptr1[-1], *ptr2);
    //ptr[-1],访问权限为int型，倒退4字节，来到4的起始地址并打印
    //*ptr2:00 00 00 02，因为平台为小端字节序，所以该数为2000000
	return 0;
}