C语言进阶----深度剖析数据在内存中的储存

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文章目录

前言：

一、数据类型介绍

1.1基本类型的归类

二、整型数据在内存中的储存

2.1知识补充

2.2整型数据的存储

2.2.1 大小端介绍

2.2.2  练习题

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 2.2.3 相关知识点

三、浮点型在内存中的存储

3.1浮点数存储规则

总结，

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提示：文章写完后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档

文章目录

• 前言
• 一、pandas是什么？
• 二、使用步骤
  • 1.引入库
  • 2.读入数据
• 总结

前言：

本节看点：

1.数据类型详细介绍

2.数据在内存中的储存

3.大小端字节序介绍判断

4.浮点型在内存中的存储

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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、数据类型介绍

通过前面的学习，我们已经知道了数据基本的内置类型以及它们的存储空间的大小

char  //字符数据类型

short  //短整型

int //整型

long//长整型 注意：sizeof(long)>=sizeof(int)

long  long//更长的整型

float//单精度浮点数

double//双精度浮点数

首先，我们来明确，类型的意义：

1.使用这个类型开辟空间的大小（大小决定了使用范围）

2.如何看待内存空间的视角

值得注意的是，在基本类型中并没有字符串类型的出现，也就是说，C语言本身没有设置一种类型来定义字符串变量，字符串的存储完全依赖字符数组。

1.1基本类型的归类

整型家族：

char

unsigned  char

signed  char

short  

unsigned  short  [int]

signed  short  [int]

int

unsigned  int 

signed  int 

long 

unsigned  long  long  [int] 

注意:char虽然是字符类型的数据，但是在存储的时候，存的是ASCII码值，因此把它归到整型家族，另外，C语言标准并没有规定char是否有符号，因此，char的符号取决于编译器

浮点数家族

float

double

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

通常用于函数的返回类型、函数的参数、指针类型

二、整型数据在内存中的储存

我们知道，一个变量的创建是在内存中开辟空间的，空间的大小是根据不同的类型决定的

那接下来，我们来谈谈数据在所开辟的内存中到底是如何存储的？

2.1知识补充

（1）计算机中的整数有三种二进制表示的方法，及原码、反码和补码。

（2）三种表示方法均有符号位和数值位两部分，符号位用0表示“正”，用1表示“负”，而数值位正数的原、反、补码都相同。

（3）原码：直接将数值按照二进制的形式翻译成二进制就可以得到原码

          反码：原码的符号位不变，其它位按位取反得到反码

          补码：反码+1就得到原码

注：对于整型来说：数据存放内存中其实存放的是补码。

2.2整型数据的存储

虽然是整型数据是以二进制的补码形式的，却以16进制的形式显示，根据1字节等于8比特，而一个整型共计4字节，也就是32比特，由于每8个二进制位可以转换为1个16进制位，2个16进制位表示一个字节，所以共计用4个字节存储一个整型

 以存储整数10为例，字母a即为10，但对于存放顺序我们可能还有疑问

为什么数据要以二进制的补码的形式存放呢？

在计算机系统中，数值一律用补码来表示和存储。原因在于，是用补码，可以将数值域与符号位一同处理

同时，加法和减法可以统一处理（CPU只有加法器），此外补码与源码相互转换，其运算过程是相同的，不需要额外的硬件电路

2.2.1 大小端介绍

什么是大端小端？

大端字节序存储模式，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

小端字节序存储模式，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。

注意： 字节序是以字节为单位，讨论存储数据的

2.2.2  练习题

设计一个小程序来判断当前机器的字节序

思路：解引用后观察第一个字节是0还是1

 

 

 2.2.3 相关知识点

对于整型家族来说，有无符号和有符号的区分，char是有符号还是无符号的还不确定

char在VS上是有符号的.

通常，short= signed  short

int  =signed  int

在这里，来了解下unsigned   char 和signed  char 的取值范围

 

三、浮点型在内存中的存储

常见的浮点数：

3.14159//字面浮点数

1E10

浮点类型家族包括：float、double、long  double类型

3.1浮点数存储规则

首先我们来看一个程序以及运行结果：

num和*pFloat在内存中明明是同一个数，为什么浮点数和整数的解读结果会差别这么大？下面我们来一探究竟！ 

浮点数在计算机内部的表示方法

根据国际标准IEEE（电子和电子工程协会）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时，V为负数

  M表示有效数字，大小等于1，小于2

  2^E表示指数位

举例来说：

十进制的5.0，写成二进制是101.0，相当于1.01*2^2，

按照上面的V的格式，可以得出S=0，M=1.01，E=2.

IEEE 754对有效数字M和指数E,还有一些特别的规定

前面说过，1<=M<2也就是说，M可以写成1.××××××的形式，其中××××××表示小数部分

IEEE754规定，在计算机内保存M时，默认这个数的第一位总是1，因此可以被舍弃，只保留后面的××××××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舍弃后，可以有24位有效数字

至于指数E，情况就比较复杂：

首先，E为一个无符号整数，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，它的取值范围是0-2047，我们知道，科学计数法中E是可以出现负数的，所以在存入内存时，IEEE754规定，存入内存时E的真实值必须要加一个中间数，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，必须保存为10+127=137，即10001001

指数E从内存中取出又分为3种情况：

E不全为0或不全为1

这时，浮点数就用下面的规则来表示，即指数E减去127（1023），得到真实值，再将有效数字M前加第一位的1.

比如：0.5的二进制形式为0.1，规定正数部分必须为1，即将小数点右移一位，则为1.0*2^（-1）其阶码为-1+127=126，表示为01111110，而尾数1.0去掉整数的部分为0，补齐0到23位00000000000000000000000，则其二进制表示为0 01111110 00000000000000000000000

E全为0

这时，浮点数的指数E等于1-127（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.××××××的小数，这样做是为了表示+-0，以及接近于0，很小的数字

E全为1

这时，如果有效数字M全为0，则表示无穷大（正负符号取决于符号位S）

下面，我们来深入地研究上面的代码

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总结，

以上就是今天要讲的内容，我们下期再见