C语言——整型数据在内存中的存储及大小端字节序介绍

c语言数据类型

基本的内置类型

char         //字符数据类型
short        //短整型
int          //整形
long         //长整型
long long    //更长的整形
float        //单精度浮点数
double       //双精度浮点型
//注意： C语言中没有字符串类型

类型的意义

1 使用该内存能够开辟多大的内存空间（即大小决定了使用的范围）
例子：
char对应的空间大小使用范围为：-128~127；
而unsigned char对应的空间大小使用范围为：0~255；

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

上述代码运行将会造成死循环，原因就是无符号类型的char开辟一个字节的空间，同时也限定了其使用的范围在0~255。代码循环中 i 始终不会增大超过255，因此循环不会停下来。该实例也说明了类型的意义之一，就是决定了其使用的范围。

2 如何看待内存空间的视角
在32位平台下，任何指针类型都只占4个字节；在64位平台下，任何指针类型都只占8个字节。

类型的归类

整型家族成员

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

浮点数家族成员

float       //单精度      4个字节
 
double  // 双精度      8个字节

构造类型

> 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。
注意：
1.void 是类型，不能定义变量，空类型对应的大小是0。所以 void 无法开辟空间，即无法定义变量
2.虽然 void 不能定义变量，但是 void* 可以，在 32 为平台下，任何指针的大小都是4个字节，但是不能解引用
3.void* 可以接收任何类型

整型数据在内存中的存储

在计算机中，有符号数有三种表示方法，即原码、反码和补码。
三种表示方法均有符号位和数值位两部分，符号位都是用0表示“正”，用1表示“负”。而数值位三种表示方法各不相同。
原码：
直接将二进制按照正负数的形式翻译成二进制就可以。
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了。
补码
反码+1就得到补码。
需要注意的是：
正数的原、反、补码都相同。

对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码。例如：

int a=5;

5对应的的原、反、补码都是：
00000000 00000000 00000000 00000101

int b=-5;

-5对应的的原码为：10000000 00000000 00000000 00000101
-5对应的的反码为：11111111 11111111 11111111 11111010
-5对应的的补码为：11111111 11111111 11111111 11111011
因此 -5在计算机内存中以补码11111111 11111111 11111111 11111011的形式进行存储。

大小端字节序介绍

以一个例子进行介绍：

int a = 20;
int b = -10;

变量a和变量b对应的16进制数位： 00 00 00 14 和 ff ff ff f6 。

可以看看他们在内存中是如何存储的：
对于变量a:

对于变量b:

可以看到数据存储时将数据的低位放在了内存的低地址中，高位存到了内存的高地址中。实际上这就是计算机中的小端存储模式。其对应的就是大端存储模式。

大端存储模式：即数据的低位保存在内存的高地址中，即数据的高位保存在内存的低地址中。

为什么有大端和小端之分？
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。