C语言进阶---深度剖析数据在内存中的存储1

文章目录

  • release和Debug
  • 数据类型的介绍
    • 数据的基本归类
    • 整型在内存中的储存
      • 原码 反码 补码
  • 大小端

release和Debug

在常用的VS编译器中,有releaseDebug两种形式,Debug包含调试信息,而release不包含调试信息并会对程序进行一定的优化
C语言进阶---深度剖析数据在内存中的存储1_第1张图片

如下代码,在Debug和release中运行的结果是不相同的。

int main()
{
	int i = 0;
	int arr[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
	for (i = 0; i <= 12; i++)
	{
		arr[i] = 0;
		printf("hehe\n");
	}
	return 0;
}

在Debug中是无限打印hehe的一个死循环

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而在release中,它只打印出了13个hehe。

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原因是什么呢?我们进入调试查看内存。
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我们发现在进行到第10次及12次时,程序又将i程序赋值为了0,所以程序才进入了死循环。

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但在release版本中,却只是打印出了13个hehe,这确实说明release版本中确实对程序进行了一定的优化。 从而,我们推断出:

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当然release也不是万能优化的,我们不能随便就写出一个bug就认为用release可以运行。

数据类型的介绍

类型									大小(字节)
char        //字符数据类型   			  1
short       //短整型					  2
int         //整形						  4
long        //长整型					  4或8
long long   //更长的整形				  8
float       //单精度浮点数				  4
double      //双精度浮点数				  8

类型的意义:

  1. 使用这个类型开辟内存空间的大小(大小决定了使用范围)。
  2. 如何看待内存空间的视角

数据的基本归类

整型家族
char
 unsigned char
 signed char
short
 unsigned short [int]
 signed short [int]
int
 unsigned int
 signed int
long
 unsigned long [int]
 signed long [int]
 在其中,默认什么都不加的,我们认为它们是有符号的(signed)

后来又从C99中引入了long long

看到这,有人可能会问char也是整型吗答案是char类型在存储时,一般存的是ASCII码值,所以我们将它归为整型。

为什么会有有符号和无符号之分呢?
因为在生活中有的数是默认无负数的,如:身高,体重
而有的数确实有符号的,如:温度

所以,我们写代码时要分清楚正负。
如:

int a = 1

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在二进制中,首位代表正负,其余是有效位。
又如:

int a = -1

原码:
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浮点数家族
float
double

float精度低,存储的数值范围较小
double精度高,存储的数值范围较大

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

整型在内存中的储存

我们之前讲过一个变量的创建是要在内存中开辟空间的。空间的大小是根据不同的类型而决定的。

那接下来我们谈谈数据在所开辟内存中到底是如何存储的?

int a = 10;
int b = -10;

我们知道为 a 分配四个字节的空间。
那如何存储? 下来了解下面的概念:

原码 反码 补码

计算机中的整数有三种表示方法,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”,而数值位负整数的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得到补码

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。

为什么呢? 在计算机系统中,数值一律用补码来表示和存储。原因在于,使用补码,可以将符号位和数值域统一处理;
** 同时,加法和减法也可以统一处理(CPU只有加法器)此外,补码与原码相互转换,其运算过程是相同的,不需要额外的硬件电路。

我们再次进入调试看看数据在内存中的存储。

int a = 10;
int b = -10;

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我们可以看到这里储存的a和b全部是补码,但是顺序又不太对劲。这又是为什么呢?

大小端

什么是大端小端:
大端(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(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。

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8 bit的char之外,还有16 bit的short型,32 bit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何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。

我们用刚才的int a = 10;举例:

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我们也可以通过一段代码来判断机器是通过大端还是小端的方式存储数据的。

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

好了以上为今日分享,感谢大家的浏览,请大家多多斧正。

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