数据在内存中的存储【上】

news2024/10/4 20:51:50

一.整型在内存中的存储

在讲解操作符的时候，我们就讲过了下面的内容：
整数的2进制表示方法有三种，即原码、反码和补码
有符号的整数，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"，最高位的一位是被当做符号位，剩余的都是数值位。
正整数的原、反、补码都相同。
负整数的三种表示方法各不相同。
TH
原码：直接将数值按照正负数的形式翻译成二进制得到的就是原码。
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二进制的补码。
为什么呢？
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。

二.大小端字节序和字节序判断

在这里插入图片描述

我们以一个字节为单位调整了位置顺序，我们发现这个数字是倒着存放的，这是为什么呢？，我们先来了解什么是大小端。

1.什么是大小端？

其实超过一个字节的数据在内存中存储的时候，就有存储顺序的问题，按照不同的存储顺序，我们分为大端字节序存储和小端字节序存储，下面是具体的概念：
大端（存储）模式：
是指数据的低位字节内容保存在内存的高地址处，而数据的高位字节内容，保存在内存的低地址处。
小端（存储）模式：
是指数据的低位字节内容保存在内存的低地址处，而数据的高位字节内容，保存在内存的高地址处。上述概念需要记住，方便分辨大小端。

看图
在这里插入图片描述

我们这样用16进制形式来进行方便展示，实际上在内存中数据是以二进制存储的。从上面我们的运行结果来看，在我们当前的机器上是小端存放的。

2.为什么有大小端？

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位，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。

我们来进行几个练习。