数据类型的意义

类型的意义

1、使用这个类型开辟内每空间的大小(大小决定了使用范围)。

2、如何看待内存空间的视角。

案例：看a在内存是怎么存放的

int main()
{
    int a = -10;
 //原码：10000000 00000000 00000000 00001010
 //反码：11111111 11111111 11111111 11110101
 //补码：11111111 11111111 11111111 11110110
 //换成16进制：FF FF FF F6
  
    return 0;
}
//数据在内存中以2进制的形式存储
//对整数来说：
//整数二进制有3种表示形式：原码、反码、补码
//正整数：原码、反码、补码相同
//负整数：原码、反码、补码进行计算
//按照数据的数值直接写出的二进制序列就是原码
//原码的符号位不变，其他位按位取反，得到的就是反码
//反码+1，得到的就是补码
//内存存储的是补码

F10调试，查看内存的信息：

大小端介绍

什么大端小端:

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

例题1：设计一个小程序输出存储方式：

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

或者写一个函数输出存储方式：

int check_sys()
{
    int i = 1;
    char* p = (char*)&i;
    return *p;
}
int main()
{
    int ret = check_sys();
    if(ret == 1)
    {
        printf("小端存储\n");
    }
    else
        printf("大端存储\n");

    return 0;
}

例题2：下列程序输出什么，为什么

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;
}

原因为下列：

int main()
{
    char a =-1;
    //补码位：11111111 11111111 111111111 11111111
    //因为为char，所以为：11111111
    //因为默认为signed，高位第一个1为符号位，又因为要输出%d，所以要整形提升
    //整形提升为：11111111 11111111 111111111 11111111（有符号的补符号位）
    //所有原码为：-1

    signed char b = -1;
    //和char一样的，上面的额char是省略了signed

    unsigned char c = -1;
    //补码位：11111111 11111111 111111111 11111111
    //因为为char，所以为：11111111
    //因为为unsiged，所有整形提升前面补0
    //整形提升为：00000000 00000000 000000000 11111111
    //所以原码为：255

    printf("a=%d,b=%d,c=%d",a,b,c);

    return 0;
}

例题3：下列程序输出什么，为什么

int main()
{
    char a =-128;
    printf("%u\n",a);
    return 0;
}

因为：

int main()
{
    char a =-128;
    //原码：10000000 00000000 00000000 10000000
    //反码：11111111 11111111 11111111 01111111
    //补码：11111111 11111111 11111111 10000000
    //因为char，所以只能存放8个bit位：10000000
    //因为是以%u（无符号整形）的方式打印的，需要整形提升
    //又因为整形提升是用之前的char提升的为：11111111 11111111 11111111 10000000
    //所以原码为：11111111 11111111 11111111 10000000为：4294967168

    printf("%u\n",a);
    return 0;
}

例题4：下列程序输出什么，为什么

int main()
{
    char a = 128;
    printf("%u\n",a);
    return 0;
}

因为：

int main()
{
    char a = 128;
    //原码：00000000 00000000 00000000 10000000
    //因为char，所以只能存放8个bit位：10000000
    //因为是以%u（无符号整形）的方式打印的，需要整形提升
    //又因为整形提升是用之前的char提升的为：11111111 11111111 11111111 10000000
    //所以原码为：11111111 11111111 11111111 10000000为：4294967168

    printf("%u\n",a);
    return 0;
}
//char类型的取值范围：-128到127

例题5：下列程序输出什么，为什么

int main()
{
    int i = -20;
    unsigned int j = 10;
    printf("%d\n",i + j);
    return 0;
}

int main()
{
    int i = -20;
    //原码：10000000 00000000 00000000 00010100
    //反码：11111111 11111111 11111111 11101011
    //补码：11111111 11111111 11111111 11101100

    unsigned int j = 10;
    //原反补码：00000000 00000000 00000000 00001010

    printf("%d\n",i + j);
    //i补码： 11111111 11111111 11111111 11101100
    //j补码： 00000000 00000000 00000000 00001010
    //相加得：11111111 11111111 11111111 11110110
    //因为要%d，所以要以有符号位打印         
    //得反码：11111111 11111111 11111111 11110101
    //得原码：10000000 00000000 00000000 00001010  -> -10


    return 0;
}

例题6：下列程序输出什么，为什么

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

例题7：下列程序输出什么，为什么

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

#include<string.h>
int main()
{
    char a[1000];
    int i;
    for (i =0;i<1000;i++)
    {
    a[i] = -1-i;
    }
    //-1 -2 -3 ... -127 -128 127 126 123 ...3 2 1 0 -1 -2 ...
    //128+127=255
    //所以输出255
printf("%d\n", strlen(a));
return 0;
}

例题8：下列程序输出什么，为什么

unsigned char i = 0;
int main()
{
    
    for(i = 0;i <= 255; i++)
    {
        printf("hello world\n");
    }

    return 0;
}
//输出死循环

浮点型在内存中的存储

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=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

举例：

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 。

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

下面例子：

int main()
{
    float f = 5.5f;
    //101.1
    //1.011 * 2^2
    //s=0 M=1.011 E=2
    //s=0 M=011 E=2+127
    //0100 0000 1011 0000 0000 0000 0000 0000
    //40 b0 00 00
    return 0;
}

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
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。
因为M都是1.XXX的形式，所以只存XXXX的形式，这样M就可以多存1位有效数字，能过提高精准度
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 。

解释下下面代码输出什么

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("n的值为：%d\n",n);
    printf("*pFloat的值为：%f\n",*pFloat);

    return 0;
}

输出：

n的值为：9

*pFloat的值为：0.000000

n的值为：1091567616

*pFloat的值为：9.000000

请按任意键继续. .

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);
    //9的二进制：00000000 00000000 00000000 00001001
    //上面二进制第一位：S,第二位到第9位：E，余下位：M
    //E全0所以打印出来就是0.0000000

    *pFloat = 9.0;
    printf("n的值为：%d\n",n);
    printf("*pFloat的值为：%f\n",*pFloat);
    //9.0：1001.0
    //1.001*2^3
    //E=3
    // 0 10000010 001000000000000000
    //0100 0001 0001 0000 0000 0000 0000 0000
    //81 10 00 00
    //