计算机系统基础学习笔记

C语言中的整数表示

例1

#include

int main()
{
    int x = -1;
    unsigned u = 2147483648;

    printf("x=%u=%d\n", x, x);
    printf("u=%u=%d\n", u, u);
    return 0;
}

运行结果：

x=4294967295=-1
u=2147483648=-2147483648

int型整数为32位带符号整数，当把x作为无符号整数解释时，如下：

-1的补码表示形式为：
	2^n - 1 = 2^32-1 = 11111111 11111111 11111111 11111111
当作为无符号整数进行解释时，其值为4294967295

当我们把无符号整数当作int型整数进行处理时：

2147483648的二进制表示形式为10000000000000000000000000000000，当我们把它当成带符号数来解释时，他的真值就是10000000000000000000000000000000 - 2^32 = ‭-2147483648‬

以上计算根据为下图中的补码和原码之间的关系：

例2 字面量与类型的对应关系

看下面这段代码：

#include

int main()
{
    if(-2147483648 < 2147483647)
        printf("True\n");
    else
        printf("False\n");
    printf("------------------\n");
    printf("------------------\n");
    if(-2147483648-1 < 2147483647)
        printf("True\n");
    else if(-2147483648-1 == 2147483647)
        printf("-2147483648-1 == 2147483647\n");
    else
        printf("false\n");
    return 0;
}

按照C90标准进行编译
编译命令：

gcc --std=c90 test.c -o test.exe

运行结果为：

False
------------------
------------------
-2147483648-1 == 2147483647  

分析：

首先我们来看第一个if语句：

计算机在处理该语句的时候-和后面的字面量是分开处理的，他要先根据后面字面量的值来判断其数据类型，判断根据就是上面的那张表，2147483648是2^31，属于unsigned int类型，后面的数是2^23-1，属于int类型，当int和unsigned int进行比较时，按照unsigned int进行比较，显然前者大于后者，故第一个判断语句为False

再来看第二个判断语句：
其实分析过程和上面是一样的，在C90标准下，2^31总是会被当作unsigned int类型的整数来处理，一旦它被当作无符号类型的整数，前面的-也就失去了意义，所以第二条判断的结果是两者相等

按照C99标准进行编译

gcc -std=c99 test.c -o test.exe

运行结果为：

True
------------------
------------------
True

2147483648被判断为long long类型，为带符号整型，因此被正确解释成负数，判断结果也跟预期一样

浮点数表示

IEEE 754标准

规定尾数的小数点前1位为1，省略不写，单精度占23位，双精度占52位

移码表示阶码，规定为2^n-1 - 1，单精度双精度分别占8位和11位

大小端

利用union的数据成员共用一段内存的特性检测机器为大端还是小端

大端就是最高有效位存储在低地址上
小端就是最高有效位存放在高地址上

检测代码：

#include

void main()
{
    union NUM
    {
        int a;
        char b;
    } num;
    num.a = 0x12345678;
    if(num.b == 0x12)
        printf("Big Endian\n");
    else
        printf("Little Endian\n");
    printf("num.b = %x\n", num.b);
    return 0;
}