深度剖析数据在内存中的存储

博主介绍：目前大一正在学习c语言，数据结构，计算机网络。

c语言学习，是为了更好的学习其他的编程语言，C语言是母体语言，是人机交互接近底层的桥梁。

本章来学习数据的存储。

让我们开启c语言学习之旅吧！

一.数据类型详细介绍

其实我们在最开始学c语言的时候就已经开始学习数据类型了，只是了解不够深入，本章就是深入学习数据类型。

前面我们学过基本的内置类型，并且关注他们在内存中所占的大小比如说：

类型的意义：我们在一些场景下使用需要关注内存的范围，比如数字很大的时候用int类型就不能解决问题了。 

有一个头文件在这个头文件中能观察到数据类型在内存中的最大值和最小值

1.1 类型的基本归类 

整形家族

char
unsigned char
signed char
short
unsigned short [int]
signed short [int]
int
unsigned int
signed int
long
unsigned long [int]
signed long [int]

     注：字符存储的时候，存储的是ASCLL码值，是整形

浮点数家族

float
double

构造类型：（就是自定义类型）

> 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 *pi;
char *pc;
float* pf;
void* pv;

空类型

void 表示空类型（无类型）
通常应用于函数的返回类型、函数的参数、指针类型。

二.整形在内存中的存储：原码.反码.补码

我们之前学过创建一个变量的时候要在内存里面开辟空间，而空间的大小又是根据不同的类型决定的。

那么数据在所开辟的内存中到底是怎么存储的呢？

比如：

int a=20;
int b=-10;

我们知道a分配四个字节的空间

那如何存储？

了解下面概念

2.1原码，反码，补码

整形数据的表示形式有三种，即原码，补码，反码。

三种表示方法均有符号位和数值位两个部分，符号位都是‘0’表示“正”，用1表示“负”，而数值位

正数的原，反，补都相同。

负整数的三种表示方法各不相同

原码

直接将数值按照正负数的形式翻译成二进制就可以得到原码

反码

将原码的符号位不变，其他位依次按位取反就可以得到反码

补码

反码+1就得到补码

举个小栗子感受一下吧！

 对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码。

为什么呢？

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。

看看变量在内存中的存储

通过观察在内存中存的确实是补码，似乎顺序有点不太对劲，这是为什么呢？

不管怎么样我们已经知道整形数据在内存中存的是补码，而且是倒着存的。 

为什么呢？

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

三.大小端字节序介绍及判断

什么是大端小端：

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。

如果想要把这个0X11 22 33 44数据存入内存中，你会发现会有很多种方法。

为了方便拿取只保留了两种

注：字节序  --  是以字节为单位，讨论存储顺序的

为什么会有大小端之分呢？

为什么会有大小端模式之分呢？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16 bit的short型，32 bit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。因此就导致了大端存储模式和小端存储模式。

例如

例如：一个 16bit 的 short 型 x ，在内存中的地址为 0x0010 ， x 的值为 0x1122 ，那么 0x11 为高字节， 0x22 为低字节。对于大端模式，就将 0x11 放在低地址中，即 0x0010 中，0x22 放在高地址中，即 0x0011 中。小端模式，刚好相反。我们常用的 X86 结构是小端模式，而 KEIL C51 则为大端模式。很多的ARM，DSP都为小端模式。有些ARM处理器还可以由硬件来选择是大端模式还是小端模式。

设计一个程序来测试一下当前机器是大端还是小端吧

分析

只需要判断第一个字节就行了

代码

//如果是大端返回0
//如果是小端返回1
int check_sys()//方案1
{
	int a = 1;
	char* p = (char*)&a;//int*
	if (*p == 1)
		return 1;//小端
	else
		return 0;//大端
}

int check_sys()//进一步优化
{
	int a = 1;
	if (*(char*)&a == 1)
		return 1;//小端
	else
		return 0;//大端
}

int check_sys()//还可以继续优化
{
	int a = 1;
	return *(char*)&a;
}

int main()
{
	if (check_sys() == 1)
		printf("小端\n");
	else
		printf("大端\n");
	return 0;
}