C语言深度解析之一：数据存储

周五了，多更一点。

今天来看看C语言进阶知识，数据的存储问题。

1. 数据类型详细介绍。

2. 整形在内存中的存储：原码、反码、补码以及大小端字节序介绍及判断。

3. 浮点型在内存中的存储解析。

1.数据类型的详细介绍

C语言没有字符串类型！

其中，整型家族包含

而浮点型家族包含

还有其他的类型，比如构造类型，指针类型和空类型(应用于函数的返回类型、函数的参数、指针类型)，不过这不是重点，具体看图即可。

二.整形在内存中的存储：原码、反码、补码以及大小端字节序介绍及判断

先上结论，整型在计算机内存的存储是以补码的形式来存储的！为什么呢？

这是因为在计算机系统中，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。

要知道什么是补码，首先要了解原码，反码和补码的概念。

三种表示方法均有符号位和数值位两部分，符号位都是用0表示“正”，用1表示“负”。

对于正整数，三码合一。

对于负整数，反码就是原码取反，补码是反码加一。

来看内存如何开辟：

我们发现，a和b的存储方式好像不对，按照直观的逻辑来看，对于a=20，在内存中应该是00 00 00 14 ，但是如图所示，这就设计到大小端的问题了，下面先介绍大小端：
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。

为什么有大端和小端：

这是因为在计算机系统中，我们是以字节为单位的，每个地址单元都对应着一个字节，一个字节为8 bit，但是在C语言中除了8 bit的char之外，还有16bit的short型，32bit的long型（要看具体的编 译器），另外，对于位数大于8位的处理器，例如16位或者32位的处理器，由于寄存器宽度大于一个字节，那么必然存在着一个如何将多个字节安排的问题。

这里再提一道百度工程师的面试题：
请简述大端字节序和小端字节序的概念，设计一个小程序来判断当前机器的字节序。

以下代码思路为定义int类型变量i，取出地址后将其强制转换类型为char类型，这样就可以只访问一个字节，如果是小端，就如图代码所示访问的是一个字节01，也就是1。如果是大端，开头应该是00 00 00 01，访问的字节是00，也就是0。

 三.浮点型在内存中的存储解析

先看一个例子

是不是对结果有点有疑问，那么就要先看浮点数在内存中的存储规则

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可以表示成下面的形式：

(-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。

举例来说：

十进制的5.0，写成二进制是 101.0 ，相当于 1.01×2^2 。

那么，按照上面V的格式，可以得出s=0，M=1.01，E=2。

十进制的-5.0，写成二进制是 -101.0 ，相当于 -1.01×2^2 。那么，s=1，M=1.01，E=2。

IEEE 754规定： 对于32位的浮点数，最高的1位是符号位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位是符号位S，接着的11位是指数E，剩下的52位为有效数字M

前面说过， 1≤M<2 ，也就是说，M可以写成 1.xxxxxx 的形式，其中xxxxxx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 xxxxxx部分。比如保存1.01的时 候，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， 将第一位的1舍去以后，等于可以保存24位有效数字。 

首先，E为一个无符号整数（unsigned int） 这意味着，如果E为8位，它的取值范围为0~255；如果E为11位，它的取值范围为0~2047。但是，我们 知道，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的真实值必须再加上一个中间数，对于8位的E，这个中间数 是127；对于11位的E，这个中间 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。

来看前面的例子

 至此结束。