[C语言]数据的存储

---

目录

整形数据的存储

原码\反码\补码

大小端字节序

浮点型存储方式

IEEE754标准

---

当我们在使用C语言进行编程时，肯定离不开C语言中的基本数据类型。

char //字符型
short //短整型
int //整型
long //长整型
long long //更长的整型
float //单精度浮点型
double //双精度浮点型

当我们使用这些数据类型时，都是根据需要存储或操作的数据和占用空间的大小来进行判断的。
接下来我们就谈谈这些基本的数据类型在内存中是如何存放的。

整形数据的存储

int a = 10, b = -10; //a和b在内存中分别存放什么？

我们都知道，在x86平台下一个int占4个字节，也就是32个比特位，但a是10，b是-10，它们在内存中的存放显然不可能都是10的二进制，那么如何区分正数和负数？一段二进制数，如果它是有符号数，那么它的二进制位最高位来表示符号位 （0为正 1为负） 其他位表示数值位。

如10 表示为： 00000000 00000000 00000000 00001010

则-10表示为：10000000 00000000 00000000 00001010

我们都知道 10 + (-10) 结果为 0 但上面这样相加 结果很显然不为0 计算机如何解决这个问题？

原码\反码\补码

原码： 直接将正负数翻译为二进制位 最高位表示符号位

反码：正数反码是本身 负数的反码是除符号位外 其他二进制位按位取反

补码：正数的补码是本身 负数的补码是反码+1

计算机内存中对整型的存储是按照补码的方式来存储的。

-10的反码： 11111111 11111111 11111111 11110101
-10的补码：11111111 11111111 11111111 11110110
10的补码： 00000000 00000000 00000000 00001010
我们用-10的补码去加上10 会发现 结果为0 由此可见 计算机内存储整数就是补码的形式。

我们可以看到，计算器中的二进制也是补码存储的。

大小端字节序

int a = 10;//当我们存储了一个10
//int4个字节 那么内存中应该是 00000000 00000000 00000000 00001010
//十六进制表示应该是 00 00 00 0a;

但是当我们查看内存时发现：

按理说应该是 00 00 00 0a存入内存的 为什么会是0a 00 00 00呢？

由此我们引入大小端字节序的概念。

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。

 注意，这里是字节序 每个字节的顺序 而不是每个比特位的顺序 所以0a依旧有序 不会变成a0。
我们这里所演示的存储方式显然就是小端存储。

如何检查自己的机器是大端还是小端存储？

int a = 1;//00 00 00 01或01 00 00 00
printf("%d", *(char*)&a);

我们把一个整型的地址强制类型转换为char* 这样就可以访问第一个字节。

查看为0还是为1 为1便是小端存储 为0就是大端存储。。

---

浮点型存储方式

我们来看看以下代码：

int main()
{
 int n = 9;
 float *pFloat = (float *)&n;
 printf("n的值为：%d\n",n);
 printf("*pFloat的值为：%f\n",*pFloat);
 *pFloat = 9.0;
 printf("num的值为：%d\n",n);
 printf("*pFloat的值为：%f\n",*pFloat);
 return 0;
}

我们发现最终输出结果是：9        0.000000        1091567616        9.000000
那么为什么有些和9一致有些又不是9呢？我们就要引入浮点数存储机制的概念了。

IEEE754标准

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 。

 

如果E为8位（float），它的取值范围位0~255，但是我们知道科学计数法中的E是可以出现负数的。所以IEE754存入内存时E的真实值必须加上一个中间数，如果E是8位那么它的中间数就是127。​

当E全为1时 或者 E全为0时 我们可以想象到 2的-127次方和2的127次方分别表示无穷小和无穷大

正负去取决于符号S。

对于之前的问题，因为int n = 9所以在内存中 

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001 的存储 导致转化为浮点数读取时 E全为0

而它的指针为float型 我们利用float的方式来存储9.0到int n中 9表示为1.001 x 2^3 

E = 127 + 3 = 130 所以E的二进制位中存储的是130 用%d来解读就是一个很大的数了。

---