C语言进阶——深度解析数据的存储-2

作者：爱弹吉他的小奔同学

专栏：《C语言》

仓库:gitee（所有的代码都在这个仓库里面）

如果感觉学累了，那么就看一个视频放松一下吧，猜猜点进去你会看到什么(视频)

我向往以后悠闲的生活，但现在的我们正处于需要努力的年华


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整形在内存中的存储

原码、反码、补码

对于原码、反码、补码之间的转换就不多说了

int a = 20;
int b = -10;

20是正数
原码：0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100
反码：0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100
补码：0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100

-10是负数
原码：1000 0000 0000 0000 0000 0000 1010
反码：1111 1111 1111 1111 1111 1111 0101
补码：1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110

因为过于麻烦，所以我们写成十六进制

20
原码：0x00 00 00 14
反码：0x00 00 00 14
补码：0x00 00 00 14

-10
原码：0x80 00 00 0a
反码：0x80 00 00 0a
补码：0xff ff ff f6

通过内存显示，对于整型，在内存中是以补码的二进制序列储存的，20储存0x00 00 00 14，-10储存0xff ff ff f6

为什么要使用补码呢？
原码按位取反+1——>补码
补码按位取反+1——>原码

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

举一个例子：
5 - 10 = -5

5是0x00 00 00 05
-10是0xff ff ff f6

相加得0xff ff ff fb，取反+1得原码0x80 00 00 05，对应的数是-5，加法和减法都可以统一这样处理，所以我们使用补码

大小端介绍

我们可以看到对于a和b分别存储的是补码。但是我们发现顺序有点不对劲。
这是又为什么？先了解一下大小端的概念

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；
难以理解就看接下来的图

我们来探究一下对于0x11 22 33 44（补码）这个数据在内存中储存的形式是什么

我们以字节为单位来讨论数据储存于内存中的形式

小端字节序存储

大端字节序存储

在vs2019编译器里，它的储存形式是这样的

是颠倒的，实际上就是数据的低位保存在内存的低地址，数据的高位保存在内存的高地址中，这叫小端字节序存储

那么相反，数据的低位保存在内存的高地址，数据的高位保存在内存的低地址中，这叫大端字节序存储

注意：
对于一个字节大小的类型，比如char，它的存储是没有顺序可言的，因为有顺序的最低也要两个及其以上字节大小的类型
就比如short，int等，这些都是有顺序的

那么什么时候是以大端存储的？什么时候是以小端存储的？
这跟硬件有关，也就是跟电脑有关，跟编译器没有什么关系

写个程序来判断当前机器是大端还是小端？

#include
//函数一
int judge_if_endian()
{
	int a = 1;
	char* p = (char*)&a;

	*p = 0;//改变a的低地址放的数据为00
	//如果大端——00 00 00 01，则仍为00 00 00 01
	//如果小端——01 00 00 00，则变为00 00 00 00

	//判断a是否被改变
	if (a == 1)
		return 0;
	else if (a == 0)
		return 1;
}

//函数二
int judge_if_endian()
{
    int i = 1;
    return (*(char *)&i);
    //看看首地址是01还是00
    //01则是小端，00则是大端
}


int main()
{
	int a = judge_if_endian();
	//返回0则为大端，返回1则为小端
	
	if (a == 0)
		printf("该电脑是大端字节序存储");
	else if(a == 1)
		printf("该电脑是小端字节序存储");

	return 0;
}

配套练习