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

 ​编辑

 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,


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


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

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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

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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

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思路:解引用后观察第一个字节是0还是1

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 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

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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:

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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.

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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

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