一、数据在内存中的存储

1、基本数据类型存储

• 整型：如int类型，通常在32位系统中占4个字节，在内存中以二进制补码的形式存储。例如，整数10的二进制表示为00000000 00000000 00000000 00001010，以小端字节序存储时，在内存中的顺序是0A 00 00 00；以大端字节序存储时，顺序是00 00 00 0A。
• 浮点型：单精度float类型一般占4个字节，双精度double类型占8个字节。浮点数在内存中的存储遵循IEEE 754标准，以符号位、指数位和尾数位的形式存储。例如，单精度浮点数3.14在内存中的存储形式与整数完全不同。
• 字符型：char类型通常占1个字节，用来存储单个字符的ASCII码值。例如，字符'A'的ASCII码值是65，在内存中存储为41（十六进制）。

  int main()
{
   printf("%zd\n", sizeof(int));
   printf("%zd\n", sizeof(char));
   printf("%zd\n", sizeof(float));
   return 0;
}

2、数组存储

• 数组中的元素在内存中是连续存储的。例如，int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};，数组arr的5个元素在内存中依次排列，假设数组首地址为0x1000，那么arr[0]存储在0x1000处，arr[1]存储在0x1004处，以此类推，每个元素之间的偏移量为sizeof(int)。
• 

3、结构体存储

1、基本存储规则

• 结构体的成员在内存中是按照定义的顺序依次存储的。每个成员的存储地址相对于结构体首地址有一定的偏移量。例如，对于结构体struct Example { int a; char b; };，首先存储int型成员a，然后存储char型成员b。
• 编译器可能会在结构体成员之间插入填充字节（Padding），这是为了满足成员的对齐要求。对齐要求通常是为了提高内存访问的效率，因为大多数计算机硬件在访问内存时，对于按照一定字节对齐的数据访问速度更快。例如，在32位系统中，int类型通常要求4字节对齐，double类型要求8字节对齐等。

2、举例说明

• 例1：简单结构体
  • 考虑结构体struct Simple { char c; int i; };。假设char类型占1个字节，int类型占4个字节。
  • 首先存储c，其地址假设为结构体首地址0x0000，占1个字节，存储范围是0x0000。
  • 由于int类型要求4字节对齐，在c和i之间会插入3个填充字节。i的存储起始地址为0x0004，占4个字节，存储范围是0x0004 - 0x0007。所以整个结构体Simple占8个字节。
• 例2：包含数组的结构体
  • 定义结构体struct ArrayStruct { int a; char arr[3]; int b; };。
  • 首先存储a，假设其地址为0x0000，占4个字节，存储范围是0x0000 - 0x0003。
  • 接着存储arr数组，其起始地址为0x0004，因为char数组本身没有对齐要求，且前面a已经保证了4字节对齐。arr占3个字节，存储范围是0x0004 - 0x0006。
  • 对于b，由于int类型要求4字节对齐，所以在arr和b之间会插入1个填充字节。b的存储起始地址为0x0008，占4个字节，存储范围是0x0008 - 0x000B。整个结构体ArrayStruct占12个字节。
• 例3：嵌套结构体
  • 定义结构体struct Inner { char c; };和struct Outer { int a; struct Inner in; char b; };。
  • 首先存储Outer结构体中的a，假设其地址为0x0000，占4个字节，存储范围是0x0000 - 0x0003。
  • 接着存储Inner结构体中的c，由于Inner结构体是嵌套在Outer结构体中的，c的存储起始地址为0x0004，占1个字节，存储范围是0x0004。
  • 对于Outer结构体中的b，因为char类型前面已经满足了4字节对齐（由于a的存储），所以b的存储起始地址为0x0005，占1个字节，存储范围是0x0005。整个Outer结构体占8个字节。

3、查看结构体大小和成员偏移量的方法

• 在C语言中，可以使用sizeof运算符来查看结构体的大小。例如，对于上述struct Simple结构体，可以通过printf("%d", sizeof(struct Simple));来输出结构体的大小。
• 有些编译器提供了扩展来查看结构体成员的偏移量，如在GCC中，可以使用__attribute__((packed))来取消结构体的对齐填充，使得结构体按照紧密排列的方式存储，这样可以更清楚地看到成员的原始偏移量。不过这种方式可能会影响内存访问效率，一般用于特殊的需求，如数据存储格式有严格要求的网络协议数据包的构建等。

二、大小端字节序

• 概念：
  • 大端字节序（Big-Endian）：也叫大端序或大字节序，数据的高位字节存于低地址，低位字节存于高地址。例如，对于整数0x12345678，高位字节0x12存于内存低地址，接着依次是0x34、0x56、0x78存于更高地址，就像按从左到右（高位在前）的顺序存储。
  • 小端字节序（Little-Endian）：又称小端序或小字节序，与大端字节序相反，数据的低位字节存于低地址，高位字节存于高地址。对于0x12345678，在小端字节序下，0x78存于内存低地址，接着是0x56、0x34、0x12存于更高地址，如同从右到左（低位在前）存储。
• 影响：不同的字节序在多字节数据的存储和传输中会产生影响。在网络编程中，通常规定使用大端字节序进行数据传输，以保证不同主机之间数据的一致性。如果两台主机的字节序不同，在进行数据通信时就需要进行字节序的转换。

三、字节序的判断

• 利用指针类型转换判断：通过将一个多字节数据的地址转换为char *类型指针，然后访问该指针指向的字节，根据第一个字节的值来判断字节序。例如：

#include <stdio.h>

int main() {
    int num = 1;
    char *ptr = (char *)&num;
    if (*ptr == 1) {
        printf("小端字节序\n");
    } else {
        printf("大端字节序\n");
    }
    return 0;
}

• 利用联合体判断：联合体的所有成员共用同一块内存空间，可以利用这一特性来判断字节序。例如：

#include <stdio.h>

union EndianTest {
    int num;
    char bytes[4];
};

int main() {
    union EndianTest test;
    test.num = 1;
    if (test.bytes[0] == 1) {
        printf("小端字节序\n");
    } else {
        printf("大端字节序\n");
    }
    return 0;
}