C语言数据的存储

数据的存储

在C语言中的基本类型有：

变量类型	类型（在内存中占的字节数）
char	字符型（1字节）
short	短整型（2字节）
int	整形（4字节）
long	长整型（4字节）
long long	更长整形（8字节）
float	单精度浮点数（4字节）
double	双精度浮点数（8字节）

在内存中存储方式可以分为两个类：整形（char、short、int、long、long long）和浮点型（float 、double）

- 字符型

char 类型是按照ASCII码（整数）在内存中存储的
（有符号）char 的存储范围是-128~127
（无符号）unsigned char 的存储范围是0~255

数字字符‘0’~‘9’是从十进制的48开始的，大写字符‘A’是从65开始，小写字符’a’从97开始；

- 整形

一个整形类型的数据是如何在内存中存储的，例如：

int a=10;
int b=-20;

1.源码，反码，补码

• 在计算机中的有符号数有三种表示方法：源码、反码和补码。
• 正数和负数在内存中用符号位来区分。第一位是符号位，正数是0，负数是1，后面的为数值位。 例如：

int a=10;
//00000000000000000000000000001010		-源码
int b=-10;
//10000000000000000000000000001010		-源码

正数：
一个正整数的源码、反码和补码都是一样的，直接转换成二进制
例如：

int a=10;
//00000000000000000000000000001010		-源码
//00000000000000000000000000001010		-反码
//00000000000000000000000000001010		-补码

负数：
一个负整数的源码源码、反码和补码是不一样的

int a=-10;
//10000000000000000000000000001010		-源码
//11111111111111111111111111110101		-反码
//11111111111111111111111111110110	    -补码

• 源码是数值位和正数一样，符号位是1；
• 反码是源码的符号位不变，其他位按位取反；
• 补码是反码加1；

整形在内存中都是以补码的形式存放的
用补码存放是在计算机系统中，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。
例如：

int a=1-1；
a=1+(-1);
// 10000000000000000000000000000001    1的补码
// 11111111111111111111111111111111	  -1的补码
相加之后
//100000000000000000000000000000000    
发生截断直接变为全0

2.大端存储和小端存储

• 大端存储是指数据的低位保存在内存的高地址中，数据的高位保存在内存的低地址中。
• 小端存储是指数据的低位保存在内存的低地址中，数据的高位保存在内存的高地址中。
  
  分大端和小端是因为：
  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8bit。但是在C语言中除了8bit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果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。

我用的vs2019 可以看出来这是小端存储

#include 
void test() {
	int a = 1;
	if (*(char*)&a == 1) {
		printf("小端");
	}
	else {
		printf("大端");
	}
}
int main() {
	test();
	return 0;
}

这段代码可以检验计算机是大端还是小端。

- 浮点型

上面说了一下整形在内存中的存储方式，而浮点数在存储中的存储方式和整形是完全不同的，对于整形来说浮点数就相对复杂一点。
float和double ，他们两者存储形式不同，但本质一样。

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。

这么说比较难以理解，可以举个例子：

folat f=5.5f;
一个十进制数5.5，它的二进制为101.1
小数点后的1就是1*2^-1就等于0.5
它可以写成（-1）⁰ x(1.011)x(2²)
按照上面的格式 可以看出 S=0，M=1.001，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

• M中保存的数1.xxxx，总是1<=M<2，M中的数总是1.xxxx，xxxx是小数。所以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。

• 而E就比较复杂了，E是一个无符号整数（unsigned int），存储E的时候32位的浮点数都会加127变为二进制存到E的内存单元格中，例如E=2，那么就会把2+127=129，也就是1000 0001存到E中

以上是存储情况，而从内存中拿出来又是另外一种情况：
分为三种情况

1. E既有0又有1**
那么E就先减去127（或1023），得到真实的E，然后把有效数M的前面补上1，这是通常的情况。
2.E全为0
E全为0的话就代表原本的E=-127，一个2^-127就是一个无穷小，所以这时规定浮点数的指数E等于1-127（或者1-1023）即为真实值，有效数值M不再补1，直接是0.xxxxx的小数。这样为了表示±0，或者很接近0的数值。
3.E全为1
E全为1，就代表是一个无穷大的数值，正负取决于符号位。

以上就是字符型、整形、浮点型在内存中的存储，希望对您有所帮助，码字不易，觉得不错用您的小手给我点个赞。