C语言中整型和浮点型数据在内存的存储

一、整型数据的分类

类型	字节数	输出格式
unsigned int	4	%d
[signed] int	4	%u
unsigned short [int]	2	%hd
[signed] short [int]	2	%hu
unsigned long [int]	4 (32位) 8 (64位)	%ld
[signed] long [int]	4 (32位) 8 (64位)	%lu

(带 [] 的内容是可以省略不写出来）

　　<1>整型的数据默认类型是有符号型（signed）
　　
　　<2>signed 的符号位是二进制的最高位
　　

标题（例: int）	signed	unsigned	备注
符号位	有	无	符号位：1表示负 0表示正
范围	0~(232−1)(232−1)	−231−231~(231−1)(231−1)	signed 没有负数

二、浮点型数据的分类

类型	字节数	输出格式
float	4	%f
double	8	%f
long double	8	%lf

　　<1>浮点型数据在内存是以指数的形式存放的，所以还有一种 %e 以指数格式输出
　　
　　<2>定义一个浮点型数据时，默认 double 双精度浮点型，如果要定义 float 单精度浮点型，在数据后加上 f 如: int a = 12.0f，如果要定义 long double 长双精度浮点型，在数据后加上 l ，如: int a = 2.3l 。

三、整型数据的存储

　　<1>整型数据在内存中的计算都是转换成二进制来进行计算的
　　
　　<2>数据在内存中的存储都是以补码的形式存放，利用补码的方式存放可以将符号位和数值域统一起来计算，同时使得加法和减法可以统一处理（CPU只有加法）　　
例：int a = -20
原码：10000000 00000000 00000000 00010100
反码：11111111 11111111 11111111 11101011
补码：11111111 11111111 11111111 11101100

　　<3>正数的原反补码都一样，负数的原码取反得到反码，反码加一得到补码。
　　
　　<4>字节数大于1个的数据，在内存中存放的时候有一个字节序的问题，分大端和小端两种。
大端：数据的高字节数据存放在低地址处，低字节数据存放在高地址处。
小端：数据的高字节数据存放在高地址处，低字节数据存放在高地址处。

例子：编写函数求得当前机器的字节序

#include 
#include 

//方法一：利用char型指针只能获取1个字节，来获取int型数据的第1个字节处数据
int check_sys()
{
    int a = 1;
    return  *(char *)&a;
}

int main()
{
    int a = 1;
    *(char *)&a;
    int ret = check_sys();
    if (ret == 1)
    {
        printf("小端\n");
    }
    if (ret == 0)
    {
        printf("大端\n");
    }

    system("pause");
    return 0;
}

//方法二：利用共用体union，联合体成员共用一个起始地址的原理
int check_sys()
{
    int ret = 0;
    union Un
    {
        int i;
        char c;
    }u;

    u.i = 1;
    return u.c;

}

例题：

#include 
//无符号型数据一定大于零，所以循环来到 -1 的时候，会被解析为2的32次方，结果是从最大的整型往下递减
int main()
{
   unsigned int i;
   for(i = 9; i >= 0; i--)
   {
       printf(“%u\n”,i);
   }

   return 0;
}

四、浮点型数据的存储

　　<1>浮点型的数据在内存中是转化为科学计数法的形式进行存储的。内存中分别存储符号位，指数，有效数字。其中根据国际标准IEEE 754，任意一个二进制浮点数V可以表示为：

• (-1)^S *M *2^E
• (-1)^S 代表符号位，当S = 0，V是正数；当S = 1，V是负数。
• M表示的是有效数字，有效数字大于 1，小于 2。
• 2^E表示指数位。

例子：
十进制的10.0，二进制表示为：1010.0，科学计数法表示为：1.010∗231.010∗23。相当于S = 0；M = 1.010；E = 3。

　　<2>根据规定：

　　对于32 bit的浮点数，最高位是符号位S，接下来 8 位是指数位E，剩下的23位是有效数字M。

　　对于63 bit的浮点数，最高位是符号位S，接下来 11 位是指数位E，剩下的52位是有效数字M。

　　<3>关于M
　　因为M的范围是在1~2的，为了给有效数字增加一位，所以将 1 舍弃地进行存储。如1.011，只保存011。在将浮点型数据取出的时候，再在原处加上 1 。
　　
　　<4>关于Ｅ

• 若E的范围是0~255（8 bit），即是无符号型，但是实际中指数有负的，E的实际存放是加了127的。若E的范围是0~2047（11 bit），E的存放是加了1023。
• E中存储的二进制数不全 0 或不全 1，E的计算就减去127 或 1023。
• E中存储的二进制数全为 0 ，该浮点型数据表示的是正负无限接近 0 的数 ，M的 1 没有必要加上。
• E中存储的二进制数全为 1 ，该浮点型数据表示的是正负无限接近无穷大的数，M的 1 没有必要加上。

例子：
10.0 ->1010.0 -> (−1)0∗1.010∗23(−1)0∗1.010∗23 ->S = 0, M = 1.010, E = 3 + 127 = 130
即：0 10000010 010 0000 0000 0000 0000 0000