整型数据在内存中的存储方式大解密

提示：先赞后看，养成习惯

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前言

我们都知道在C语言中，整型数据类型包括:char，short，int，long，
long long，并且我们知道他们在内存中分别占1，2，4，4，8个字节，既然开辟了一定的空间，我们就要物尽其用啊！那么我们就要把想存的数据放入在对应的空间中啊，既然存进去了，那它又是怎么存的的呢？接下来博主就和大家一起来讨论下。

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、原码、反码、补码？

在讨论整型数据在内存中是如何存储的，我们就必须知道原码、反码、补码。这几个关键的概念
原码:*是一种计算机中对数字的二进制定点表示方法，原码表示法在数值前面增加了一位符号位（即最高位为符号位）：正数该位为0，负数该位为1（0有两种表示：+0和-0），其余位表示数值的大小。**说人话就是比如说
十进制数:10 ---------------所对应的二进制数为0 1010，
那么我们就称“1010”为10的原码；
这个最高位的“0”表示的是正号，并没有实际意义也被称为符号位，加粗的为有效数据；
十进制数:13----------------所对应的二进制数为0 1101，
那么我们就称“1101”为13的原码；
同理这个最高位的“0”表示的是正号，并没有实际意义也被称为符号位，加粗的为有效数据。
十进制数:-17--------------所对应的二进制数为1 10001，
那么我们就称“110001”为-17的原码；
这个最高位的“1”表示的是负号，并没有实际意义也被称为符号位，加粗的为有效数据。
举了几个简单的栗子，现在对原码有了一定的了解了吧。
反码：
对于<正数>来说：反码就是原码；比如:13的
原码：01101，
反码：01101；
对于<负数>来说:符号位不变，其他位按位取反
比如说-17
原码：110001，
反码：101110
补码：
对于<正数>来说：
补码等于反码等于原码；比如13的
原码：01101
反码：01101
补码：01101
对于<负数>来说：
补码等于反码+1（符号位也会参与+1的运算）或者说等于原码->反码（符号位不变，其他位按位取反）->补码(反码+1)；
比如-17：
原码：110001
反码：101110
补码：101111
其中呢，整型数据在内存中是以补码的形式进行存储的！！！！！

二、体验“存”数据的过程

以上我们介绍了原码，反码，补码的概念，同时也说明了整型数据在内存中是以补码的形式存在的，那么我们现在来实验一下，看是不是真如我们叙述的一样。

int main()
{
	int a = 10;
	return 0;
}

分析：
1、a的类型为int，所以不管三七二十一先开4个字节再说
2、十进制数10
原码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010
反码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010
补码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010
3、把补码（以字节为单位）一个字节一个字节的放在所开的内存中，就得到了以下情况：
这里我们打开调试窗口，找到内存
我们从右往左看（为什么是从右网左看，下文会解释）是不是 00 00 00 0a，这是一串16进制数据，这是编译器为了方便程序员阅读，而特意显示的，但实际中所有数据在内存中都是以二进制的形式存在内存中的，现在我们把这一串16进制转换为二进制；得
00000000 00000000 00000000 00001010，是不是和我们前文的10的补码形似一模一样，这是不是就验证了我们前文的叙述；
如果你还有疑惑，那我们再来整个负数：-10

int main()
{
	short a = -10;
	return 0;
}

模仿前面的步骤：
1、a为short型，管他三七二十一，我咔咔咔先在内存中开辟2个字节的空间再说；
2、十进制数：-10；
原码：1000 0000 0000 1010
反码：1111 11111 1111 0101
补码：1111 11111 1111 0110
那么在a的空间中是不是就是放的如下序列：

这里我们打开调试窗口，找到内存，看一看内存中是不是放的这样：

与前面一样，我们把这个16进制转换一下，就得到了
11111111 11110110是不是与前文我们分析的一模一样；
到了这里，大家应该对整形数据的”存“有了一定的了解了吧！
读者可以下来自行练习一下 char a=-17；（在内存中的形式为：1110 1111）

小小的总结一下

1、先看这个数据是什么类型，确定它在内存中的大小，然后咔咔咔把他的空间给开好；
2、现在不需要管他是什么类型的，直接写出要存入的数据的补码，然后存进去就行了；

三、体验“取”数据的过程

既然我们”存“了数据，那么我们需要使用的时候呢我们就必须把它给”取“出来，我们怎末取呢？在讨论
”取“数据之前呢，我们首先引入两个概念->大小端

什么是大小端？

表示数据在存储器中的存放顺序
小端模式：数据的高字节位存放在高地址处，低字节位放在低地址处。计算机从低地址开始读取数据，最先读到的就是数据的低字节位，也就是我们平常说的“低位”
大端模式：数据的高字节位存放在低地址处，低字节位放在高地址处。计算机从低地址开始读取数据，最先读到的就是数据的高字节位，也就是我们平常说的“高位”
什么又是高字节呢？
举个简单栗子：
short a=10；
补码： 0000 0000 0000 1010
前八个比特位为高字节位，等级依次往后递减；
画个图

像这样高字节放在低地址处，低字节放在高地址处的就是大端的存储模式；

而像这样的低字节放在低地址处，高字节放在高地址处的就是小端存储模式了；
这解释了，为什么前文我们再看int a=10的内存的时候是从右往左看了而不是从左往右看了，因为在vs的编译器下，它是按小端的存储模式进行存储的，从右往左地址是依次减小的，因此我们取数据的时候是从右往左取的；

如何验证一个机器是大端还是小端的存储模式呢？

int main()
{
	int num = 0x1234;
	char* p = (char*)#
	char a = *p;
	if (a == 0)
		printf("大端\n");
	else
		printf("小端\n");
	return 0;
}

分析：0x1234
原码：0000 0000 0000 0000 0001 0010 0011 0100
反码：0000 0000 0000 0000 0001 0010 0011 0100
补码：0000 0000 0000 0000 0001 0010 0011 0100

那么它的补码存放形式无非就这两种，那么我们就取其首地址的补码，把它放在一个char类型的空间里，我们分析到首字节里面放的要么是0，要么是52；于是我们就拿char里面的值与0作比较；如果等于0，则就是大端存储模式；如果不等于0，就是小端存储模式；
目前来说大多数机子都是小端；

为什么会有大小端之分呢？

这主要是由硬件厂商来决定的；
或者说再举个简单：栗子剥鸡蛋，你只能从顶部和尾部剥
有的人喜欢从顶部开始剥，有的人喜欢从底部开始剥，并且都有自己的理由，谁也不能说服谁。但是不管怎么剥，最终都能得到一个完整的蛋，于是这两种剥蛋的方式就一起存在了下来，大小端的问题也类似于此；

“取”数据

有了前面的知识做铺垫，接下来取数据变得格外的简单
举个栗子来说明
signed short val ;判断val为多少？
------>地址从左往右依次增大
val在内存中存放的数据：0000 0000 0000 1010
接下来”取“数据
1、判断机器是大端还是小端；
如果是大端，则实际val的补码序列为：0000 0000 0000 1010；
如果是小端，则实际val的补码序列为：0000 1010 0000 0000；
2、根据数据类型判断最高位是否为符号位，若是则根据原码，反码，补码的规则抓换为原码在输出；若不是,则直接根据此二进制序列直接输出十进制；
此题来说，val是signed short的类型，故最高位位符号位，符号位为0，故此数为正数，故val所对应的十进制数为10（大端）或2560（小端）；
读者可以自行验证
unsigned short num；在内存中序列为：0000 0000 0001 0011
num的值（在大端和小端机器下）
对应十进制：19（大端）或4864（小端）

整型数据范围

用char类型来说明吧！
除去符号位
0 1111111---------(127)
…
0 0000000---------(0)
1 0000000---------(0)
…
1 1111111---------(-127)
我们会发现
0的表示似乎重复了，对于计算机来说他是不会允许这样的情况出现的，为了物尽其用，必须用以一个来表示0，那当然是00000000了，那这个10000000怎么办呢-127~127都被占用了，只有可能是-128或者128了，为了方便起见，我们规定10000000表示-128；于是char的范围为-128–128；后面的有符号整型亦是如此；
对于这个-128来说有一点特殊，于是我们来讨论一下它；

首先编译器运行的结果是-128；
接下来我们“手算一下”看看是否与编译器一致；
1、char类型，先开1个字节；
2、-128
原码：1 1000 0000
反码：1 0111 1111
补码：1 1000 0000
由于char占8个比特位，故在往char里面存的时候会发生截断，既在char中实际放的是10000000；接下来我们根据”取“的方式还回去，
发现还不回去，于是我们便规定在有符号char中如果补码为10000000则，不用在转换，直接输出-128；后面的有符号整型也是如此；