C ---数据的存储
数据的存储
- 数据类型介绍
- 类型的基本归类
- 整型在内存中的存储
-
- 原码、反码、补码
- 大小端存储
- 练习
- 浮点型在内存中的存储
-
- IEEE 753规定的M
- IEEE 753规定的E
-
- E不全为0或不全为1
- E全为0
- E全为1
数据类型介绍
基本的内置类型
char //字符数据类型
short //短整型
int //整形
long //长整型
long long //更长的整形
float //单精度浮点数
double //双精度浮点数
类型的意义：
1、使用这个类型开辟内存空间的大小（大小决定了使用范围）
类型的基本归类
整形：
char
unsigned char
signed char
short
unsigned short
signed short
int
unsigned int
signed int
long
unsigned long
signed long
浮点型：
float
double
构造类型：
数组类型
结构体类型 struct
枚举类型 enum
联合类型 union
指针类型：
int *p1;
char *pc;
float *pf;
void *pv;
空类型：
void表示空类型（无类型）
通常用于函数的返回类型、函数的参数、指针类型
整型在内存中的存储
原码、反码、补码
计算机中的有符号数有三种表示方法，即原码、反码、补码。
三种表示方法均有符号位和数值位，符号位是“0”表示正，“1”表示负，而数值位三种表示方法各不相同。
原码
直接将二进制按照正负数的形式翻译成二进制
反码
将原码的符号位不变，其他位依次按位取反
补码
反码+1得到补码
正数的原、反、补码都相同
对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码
在计算机系统中，数值一律用补码来表示存储。原因在于，使用补码，可以将符号位和数值域统一处理（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。
1 - 1 = 0;
1 + (-1) = 0
原码计算
00000000 00000000 00000000 00000001 1
10000000 00000000 00000000 00000001 -1
10000000 00000000 00000000 00000010 -2//错误！
补码计算
00000000 00000000 00000000 00000001 1
11111111 11111111 11111111 11111111 -1
10000000 00000000 00000000 000000000 //33 bit,丢掉高位
00000000 00000000 00000000 000000000 0
大小端存储
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。
判断是大端存储还是小端存储
int main()
{
int a = 1;
char *pa =(char*)&a;
if (*pa == 1)
printf("小端\n");
else
printf("大端\n");
return 0;
}
简化：
int check_sys()
{
int a = 1;
return *(char*)&a;
}
int main()
{
if (check_sys() == 1)
printf("小端\n");
else
printf("大端\n");
return 0;
}
练习
int main()
{
//int 32bit
//char 8bit
//截断
char a = -1;
//10000000 00000000 00000000 00000001 -原
//11111111 11111111 11111111 11111110 - 反
//11111111 11111111 11111111 11111111 - 补
//11111111 - a(截断)
//11111111 11111111 11111111 11111111 - 补//打印整型-》提升
//11111111 11111111 11111111 11111110 - 反
//10000000 00000000 00000000 00000001 - 原
//-1
signed char b = -1;
unsigned char c = -1;
//11111111 - c
//00000000 00000000 00000000 11111111 -补//打印整型-》提升
//正数原、反、补相同
//255
printf("a = %d,b = %d,c = %d\n", a, b, c);
//a = -1,b = -1，c = 255
return 0;
}
int main()
{
char a = -128;
//10000000 00000000 00000000 10000000 - 原
//11111111 11111111 11111111 01111111 - 反
//11111111 11111111 11111111 11111110 - 补
//10000000 - a
//%u ->无符号整数
//11111111 11111111 11111111 10000000 - 补
//无符号原、反、补相同
printf("%u\n", a);
//4294967168
return 0;
}
int main()
{
char a = 128;
//00000000 00000000 00000000 10000000 - 原
//11111111 11111111 11111111 01111111 - 反
//11111111 11111111 11111111 11111110 - 补
//10000000 - a
//%u ->无符号整数
//11111111 11111111 11111111 10000000 - 补
//无符号原、反、补相同
printf("%u\n", a);
//4294967168
return 0;
}
int main()
{
int i = -20;
//10000000 00000000 00000000 00010100 - 原
//11111111 11111111 11111111 11101011 - 反
//11111111 11111111 11111111 11101100 - 补
unsigned int j = 10;
//00000000 00000000 00000000 00001010 - 原、反、补
//11111111 11111111 11111111 11111110 - i+j
//11111111 11111111 11111111 11110101 - 反
//10000000 00000000 00000000 00001010 - 原
printf("%d\n", i + j);
//-10
return 0;
}
int main()
{
unsigned int i;
//i 是无符号整形，永远大于0
for (i = 9; i >= 0; i--)
printf("%u\n", i);
//死循环
return 0;
}
int main()
{
char a[1000];
int i;
for(i = 0; i < 1000; i++)
{
a[i] = -1 - i;
}
printf("%d\n", strlen(a));
//255
return 0;
}
unsigned char i = 0;//0-255
int main()
{
for (i = 0; i < 255; i++)
printf("hello world\n");
//死循环
return 0;
}
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可以表式成下面的形式
- (-1) ^ S * M * 2^E
- (-1) ^ S 表示符号位，当S = 0,V为正数；当S = 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.
按照上面的格式，可以写成：S = 0,M = 1.01,E = 2
IEE754规定：
对于32位的浮点数，最高的1位是符号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S，接着的11位是指数E，剩下的52位为有效数字M
IEEE 753规定的M
IEEE 754规定中 1<= M < 2，也就是说M可以写成1.xxx的形式，其中xxx表示小数部分。
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，只保存后面的小数部分比如保存1.01时，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，将第一位舍去后，等于可以保存24位有效数字
IEEE 753规定的E
IEEE中：
E为一个无符号整数意味着，如果E为8位，它的取值范围为0-255；如果E为11位，它的取值范围是0-2047.但是，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的真实值必须要再加上一个中间数，对于8位的E，中间数是127；对于11位的E，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。
指数E从内存中取出还可以再分成3种情况
E不全为0或不全为1
这时，浮点数就采用下面的规则表示：
指数E的值减去127（或1023），得到真实值，再将有效数字M前加上第一位的1
比如：0.5（1/2）的二进制形式为0.1，由于规定正数部分必须为1，即将小数点右移1位，则为1.0*2^(-1),
其E为(-1)+127 =126,表示为01111110，而尾数1.0去掉正数部分为0，补齐0到23位，
则其二进制表示形式为：0 01111110 00000000000000000000000
float f = 5.5;
101.1;
1.011 * 2^2;
(-1)^0 * 2 * 1.011 * 2^2
S = 0;
M = 1.011
E = 2
2 + 127 = 129
0 10000001 01100000000000000000000
40 B0 00 00h
float F = 9.5
1001.1
1.0011 * 2^3
(-1)^0 * 1.0011 * 2^3
S = 0
M = 1.0011
E = 3+127 = 130
E全为0
这时，浮点数的指数E等于1-127 = -126（或者1-1023 = -1022）即为真实值，有效数字M不在加上第一位的1，而是还原为0.xxx的小数。这样做是为了表示±0，以及接近于0的很小数字
E全为1
这时，如果有效数字M全为0，表示±无穷大（正负取决于符号位S）
int main()
{
int n = 9;
//0 0000000 000000000000000000001001
//(-1)^0 * 0.000000000000000000001001 * 2^(1-127)
float *pf = (float*)&n;
printf("n的值为：%d\n", n);
printf("*pf的值为：%f\n", *pf);
*pf = 9.0;
//(-1)^0*1.001 * 2^3
//S = 0
//M = 1.001
//E = 3 + 127
//0 10000010 00100000000000000000000
//0 10000010 00100000000000000000000 - 正数的原、反、补
printf("n的值是： %d\n", n);//1091567616
printf("*pf的值为：%f\n", *pf);
return 0;
}
