数据在内存中的存储（1）——整形

目录

 

1、数据类型介绍

        1.1、类型的基本归类

                整形家族

                浮点数家族

                指针类型

                空类型

                构造类型

2、整形在内存中的存储

         2.1、原码、反码、补码

         2.2、大小端介绍

         2.3、有符号与无符号 

         2.4、练习

        例一

        例二

        例三

        例四

        例五 

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1、数据类型介绍

我们先来简单了解一下我们前面所学的基本的内置类型

数据类型	数据名	占内存字节数	表示范围
char	字符数据类型	1	-128~127
short	短整型	2	-32,768~32,767
int	整形	4	-2,147,483,648~2,147,483,647（-231 ~ 231-1）
long	长整型	4或者8	-2,147,483,648~2,147,483,647（-231 ~ 231-1）
long long	更长的整形	8	-9223372036854775808~9223372036854775807
float	单精度浮点数	4	-3.4x10-38 ~ 3.4x1038
double	双精度浮点数	8	-1.7x10-308 ~ 1.7x10308

这么多类型存在的意义在于使用者可以选择自己所需要合适的类型

 

        1.1、类型的基本归类

根据这些数据类型，我们给他们做一个简单的分类

                整形家族

char	unsigned  char signed  char
short	unsigned  short signed  short
int	unsigned  int signed  int
long	unsigned  long signed  int

这里char为什么放在整形家族里呢？是因为字符在存储的时候，存储的是ASCII码值，是整型，所以放在整型家族里，蓝色为无符号，紫色为有符号后续会讲到，这儿保留悬念

                浮点数家族

float

double

                指针类型

   关于指针有疑问的小伙伴可以去看看博主对指针的讲解

char*  pc

int*   pi

float*  float

void*  pv

                  空类型

void表示空类型（无类型）

通常用于函数的参数、函数的返回类型、指针类型

                构造类型

数组类型

结构体类型

枚举类型

联合类型

2、整形在内存中的存储

 一个变量的创建是需要在内存中开辟空间的，而空间的大小是根据不同的类型来决定的。数据在这些空间中以二进制补码的形式存储，而计算机中有符号数有原码，反码，补码三种表示形式，并且还有符号位和数值位，符号位用0表示正数，1表示负数

         2.1、原码、反码、补码

我们这里用的是整型，而一个整形有4个字节=32bit位，所以二进制表示应为32位，第一位为符号位，1表示负数，0表示正数，中间用0补齐就好，正整数的原码、反码、补码表示如下

int a = 15;
//00000000000000000000000000001111 - 原码
//00000000000000000000000000001111 - 反码
//00000000000000000000000000001111 - 补码

 负整数的原码、反码、补码是需要计算的，计算方法和原码、反码、补码表示如下

int b = -15;
//10000000000000000000000000001111 - 原码
//11111111111111111111111111110000 - 反码(原码的符号位不变，其他位按位取反得到的就是反码)
//11111111111111111111111111110001 - 补码(反码+1就是补码)

  我们还需要明确的是整数在内存中存储的是补码，计算的时候也是使用补码计算的

         2.2、大小端介绍

在介绍大小端是我们先来看几组现象，有助于我们理解，博主这里使用的编译器为vs2019

 但我们查看num的地址我们发现，数据在上面倒着存储，这是正数，我们再来看一下负数 

我们发现还是倒着存储的，这是为什么呢？

这是因为大端和小端这两种存储模式

      大端：是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。低地址-->>高数据   例如：手机

      小端：是指数据的地位保存在内存的低地址中，数据的高位则保存在内存的高地址中。低地址-->>低数据    例如：电脑

这里呢我们想一下，除了通过调试，我们还有没有其他办法来判断大小端呢？

 

这里我们发现，当a=1时，大小端低位存储的值并不相同，所以我们写出以下代码

//int main()
//{
//	int a = 1;
//	char* p = (char*)&a;
//	if (*p == 1)
//		printf("小端\n");
//	else
//		printf("大端\n");
//	return 0;
//}

那么这个代码又是如实现的呢？ 这里我们需要明确一个知识点，其实这个博主在指针是也有所讲到，这里就在浅提一下吧

那么也就是所如果是访问的第一个字节是1那么就是小端，如果不是就是大端，如此一来就可以判断了

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。

大小端存在的意义

1）在通信协议中，大小端模式是非常重要的。

2）在实际中，有些CPU用的是大端，有些则是小端，如不加以区别的话，可能会出现读取时和储存时字节顺序不一致的情况，从而造成数据的错误。

3）网络通信中一般为大端模式，常用计算机CPU为小端模式。

         2.3、有符号与无符号 

     这里注意有符号和无符号只针对整形

在博主vs编译器上类型前面没有加unsigned都默认为有符号

我们知道数据在存储时是以二进制存储的，而二进制位的第一位为符号位，我们来看一个简单的演示再理解一下有符号和无符号

那么有符号与无符号对于我们的表示范围有没有区别呢？答案是显然的，有区别的

比如我们先来看一下有符号的吧

再来看一下无符号的，没有符号位，全是数值位

这里呢我们再拓展一下，当二进制位不断加一时，我们会发现到了极限时，又会回到最初位，这里我们借用大牛的图来理解一下

有符号的 

无符号的

         2.4、练习

例一

下面是代码解释和最终结果 

//#include 
//int main()
//{
//	char a = -1;
//	//10000000000000000000000000000001  原码
//	//11111111111111111111111111111110  反码
//	//11111111111111111111111111111111-截断，因为char只占一个字节
//	//11111111 -a
//	//11111111111111111111111111111111  整形提升
//	//11111111111111111111111111111110  反码
//	//10000000000000000000000000000001--> -1
//
//	signed char b = -1;
//	//11111111111111111111111111111111  反码
//	//11111111 -b
//	//11111111111111111111111111111111  整形提升
//	//11111111111111111111111111111110  反码
//	//10000000000000000000000000000001--> -1
//	unsigned char c = -1;
//	//11111111 -c   //无符号，前面补0
//	//00000000000000000000000011111111--.255
//	//
//	printf("a=%d,b=%d,c=%d", a, b, c);
//	//%d - 十进制的形式打印有符号整型整数
//	//整型提升
//
//	return 0;
//}

关于整形提升不懂的宝子，可以看博主在操作符（2）里的讲解 

 例二

 

 代码解释与运行结果如下

//#include 
//int main()
//{
//	char a = -128;
//	//-128
//	//10000000000000000000000010000000
//	//11111111111111111111111101111111
//	//11111111111111111111111110000000
//	//-128的补码
//	//10000000 有符号，补首位
//	//11111111111111111111111110000000
//	//由于我们打印的是无符号，所以上面就为我们要的原码
//	printf("%u\n", a);
//  %u打印无符号的十进制数
//	return 0;
//}

例三

 

解释如下

//int main()
//{
//	int i = -20;
//	//10000000000000000000000000010100
//	//11111111111111111111111111101011
//	//11111111111111111111111111101100
//	//
//	unsigned int j = 10;
//	//00000000000000000000000000001010 -->10
//	//11111111111111111111111111101100 -->-20
//	//11111111111111111111111111110110
//	//11111111111111111111111111110101
//	//10000000000000000000000000001010 -10
//	//
//	//11111111111111111111111111110110
//	//10000000000000000000000000001001
//	//10000000000000000000000000001010
//	printf("%d\n", i + j);
//	return 0;
//}

 例四

 这里呢由于我们 i 是unsigned int，所 i 是恒大于0的，所以这个函数为死循环

例五 

//unsigned char i = 0;//0~255
//
//int main()
//{
//	for (i = 0; i <= 255; i++)
//	{
//		printf("hello world\n");
//	}
//	return 0;
//}

 这里同理，无符号char取值范围为0~255，所以此题也是一个死循环

关于浮点数，博主会在下一篇进行介绍。

制作不易，记得一件三连哦！！！