C语言小白急救 整型与浮点型在内存中的存储（理论知识+代码示例）
文章目录
- 一、有无符号整型的存储
-
- 1.整形家族
- 2.整形在内存中的存储
- 3.大小端介绍
- 4.signed 与 unsigned 类型存储
- 例子：
-
- 1.
- 2.
- 3.
- 4.
- 5.
- 二、浮点型的存储
-
- 1.浮点型家族
- 2.浮点型的存储
- 例子：
一、有无符号整型的存储
1.整形家族
字符在内存中存储的是字符的ASCII码值，ASCII码值是整形，所以它也归于整型家族
char //字符数据类型
unsigned char
signed char//C语言没有明确定义是否有signed char 取决于编译器
short //短整形
unsigned char
signed char
int //整形
unsigned char
signed char
long //长整形
unsigned char
signed char
long long //更长整形//不常用
unsigned 指的是没有符号位
2.整形在内存中的存储
计算机能够处理的是二进制数据，数据在内存中存储的都是以二进制存储
整形的二进制存储形式有：原码、反码、补码
正整数：原码、反码、补码相同
负整数：原码、反码、补码要进行计算
整数在内存中存储的是补码的二进制序列
为了方便查看，在查看内存时一般是16进制形式
例：
int main()
{
int a = 10;
return 0;
}
3.大小端介绍
大端字节序是把数据的高字节内容存放到低地址，低字节内容存放在高地址处
小端字节序是把数据的高字节内容存放到高地址，低字节内容存放在低地址处
例1：小端字节序
int main()
{
int a = 0x11223344;
return 0;
}
VS编译器中默认使用小端字节排序
例2：大端字节序
int main()
{
int a = 0x11223344;
return 0;
}
4.signed 与 unsigned 类型存储
由于unsigned 类型没有符号位，所以数据都 >=0 的，其中char 的类型的值的范围是：-128 ~ 127 ； unsigned char 的值的范围是：0 ~ 255；int 的值的范围是：- 2^31 ~ 2^31-1 unsigned int 的值的范围是：0 ~ 2^32-1；
signed char
unsined char
int型的以此类推
例子：
1.
//输出什么？
#include 解析：
int main()
{
char a = -1;
//原码：10000001
//反码：11111110
//补码：11111111
//整数提升：
//补码：11111111111111111111111111111111
//反码：11111111111111111111111111111110
//原码：10000000000000000000000000000001
signed char b = -1;
//原码：10000001
//反码：11111110
//补码：11111111
//整数提升:
//补码：11111111111111111111111111111111
//反码：11111111111111111111111111111110
//原码：10000000000000000000000000000001
unsigned char c = -1;
//补码：11111111
//整形提升：
//补码：00000000000000000000000011111111
//正数，原、反、补码相同，值为255
printf("a=%d,b=%d,c=%d", a, b, c);
//%d 以十进制的形式打印有符号的整数
return 0;
}
2.
#include 解析：
int main()
{
char a = -128;
//需要转换为unsigned int
//char a
//原码：10000000
//反码：11111111
//补码：100000000
//整形提升：
// int
//补码：11111111111111111111111100000000
//unsigned int （无符号位）
//因为无符号位，所以是正数，原反补码相同，都为
//11111111111111111111111100000000
//值为：4294967168
printf("%u\n", a);
//%u，以十进制的形式打印无符号整数
return 0;
}
3.
#include 解析：
int main()
{
char a = 128;
//需要转换为unsigned int
//char a
//原码：100000000
// char 型的最大值为127，无法存储128，仅是以此二进制形式表示
//整形提升：
// int
//补码：11111111111111111111111100000000
//unsigned int （无符号位）
//因为无符号位，所以是正数，原反补码相同，都为
//11111111111111111111111100000000
//值为：4294967168
printf("%u\n", a);
//%u，以十进制的形式打印无符号整数
return 0;
}
4.
int main()
{
int i = -20;
unsigned int j = 10;
printf("%d\n", i + j);
//按照补码的形式进行运算，最后格式化成为有符号整数
return 0;
}
解析：
int main()
{
int i = -20;
//原码：00000000 00000000 00000000 00010100
//反码：11111111 11111111 11111111 11001011
//补码：11111111 11111111 11111111 11001100
unsigned int j = 10;
//补码：00000000 00000000 00000000 00001010
//i+j:
//补码：11111111 11111111 11111111 11010110
//反码：11111111 11111111 11111111 11010101
//原码：10000000 00000000 00000000 00001010
//值：-10
printf("%d\n", i + j);
//按照补码的形式进行运算，最后格式化成为有符号整数
return 0;
}
5.
int main()
{
unsigned int i;
for (i = 9; i >= 0; i--)
{
printf("%u\n", i);
}
return 0;
}
解析：
int main()
{
unsigned int i;
//无符号整型，最小值为0
for (i = 9; i >= 0; i--)//任何值都 >= 0；死循环
{
printf("%u\n", i);
}
return 0;
}
部分结果图：
int main()
{
char a[1000];
int i;
for(i=0; i<1000; i++)
{
a[i] = -1-i;
}
printf("%d",strlen(a));
return 0;
}
解析：
int main()
{
char a[1000];
int i;
for (i = 0; i < 1000; i++)
{
a[i] = -1 - i;
//char 的范围是-128 ~ 127
//a[i]的值会从-1到-128
//然后 127 126 125……2 1 0 -1 -2
}
printf("%d", strlen(a));
//strlen判断的值是'\0'之前的值，
//\0 是\ddd 形式，只不过 \ 后面放的是0
//它的ASCII值 其实就是‘0’的ASCII值
return 0;
}
二、浮点型的存储
1.浮点型家族
float 单精度浮点型
double 双精度浮点型
long double 更长的双精度浮点型
2.浮点型的存储
（1）浮点数存储规则：
根据国际标准IEEE（电子和电气工程协会）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时，V为正数；当S=1时，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
比如：十进制的5.0，写出二进制的形式是101.0，相当于1.01 * 2^2
按照上面的格式，可以得出S=0，M=1.01，E=2
（2）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
（3）IEEE 754对有效数字M和指数E，还有一些特别规定。
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。
（4）至于指数E，情况就比较复杂。
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。
（5）然后，指数E从内存中取出还可以再分成三种情况：
E不全为0或不全为1
这时，浮点数就采用下面的规则表示，即指数E的计算值加上127（或1023），得到真实值，再将有效数字M前加上第一位的1。
比如：
0.5（1/2）的二进制形式为0.1，由于规定正数部分必须为1，即将小数点右移1位，则为1.0*2^(-1)，其阶码为-1+127=126，表示为01111110，而尾数1.0去掉整数部分为0，补齐0到23位00000000000000000000000，则其二进制表示形式为:
0 0 01111110 00000000000000000000000
E全为0
这时，浮点数的指数E等于1-127（或者1-1023）即为真实值，
有效数字M不再加上第一位的1，而是还原为0.xxxxxx的小数。这样做是为了表示±0，以及接近于0的很小的数字。
E全为1
这时，如果有效数字M全为0，表示±无穷大（正负取决于符号位s）；
例子：
int main()
{
int a = 10;
//int a：0 00000000 0000000000000000001010
//将上面的int a的补码看成浮点数形式
//所以E中为全0
//在32位中，E中全0时，E=1-127=-126
//M = 0.0000000000000000001010
//S = 0
//(-1)^0 * 0.0000000000000000001010 * 2^-126
//所得值无穷小，趋近与0
float* pfloat = (float*)&a;
printf("a的值为：%d\n",a);//以十进制的形式打印有符号的整数
printf("*pfloat的值为：%d\n",*pfloat);//以十进制的形式打印有符号的整数
*pfloat = 9.0;
//浮点数9.0
//表示为：1001.0
//(-1)^0 * 1.001 * 2^3
//E=3+127=130
// 10000010
//所以整形形式：
//0 10000010 001 0000 0000 0000 0000 0000 0000
//整数值是：1091567616
printf("a的值为：%d\n",a);//以十进制的形式打印有符号的整数
printf("*pfloat的值为：%f\n",*pfloat);//%f,以单精度浮点型形式打印
return 0;
}
