深度剖析数据在内存中的存储
目录
1.数据类型介绍
1.1类型的基本归类
整型家族:
浮点数家族：
指针类型
空类型
2.整型在内存中的存储
2.1原码、反码、补码
2.2大小端介绍
3.浮点型在内存中的存储
3.1一个例子
3.2浮点数存储规则
1.数据类型介绍
char //字符数据类型
short //短整型
int //整型
long //长整型
long long //更长的整型
float //单精度浮点数
double //双精度浮点数
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。
1.1类型的基本归类
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]
字符在内存中存储的是字符的ASCII码值，ASCII码值是整型，所以字符类型归类到整型家族。
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（无类型）
通常应用于函数的返回类型，函数的参数、指针类型。
2.整型在内存中的存储
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而决定的。
数据在所开辟的内存中是如何存储的？
比如：
int a = 20;
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：
2.1原码、反码、补码
计算机中的整型有三种2进制的表示方法，分别为原码、反码、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”，而数值位正数的原、反、补码都相同。
负整数的三种表示方法各不相同。
原码
直接将数值按照正负数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，其他位依次按位取反就可得到反码。
补码
反码+1就得到补码。
对于整型来说，数据存放内存中其实存放的是补码。
为什么是补码?
在计算机系统中，数值一律补码来表示和存储。原因在于，使用补码，可以将符号位和数值域统一处理；
同时，加法和减法也可以将统一处理（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。
我们可以看到a和b存储的都是补码。但是其顺序有点“不对劲”。这又是为啥？
2.2大小端介绍
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。
3.浮点型在内存中的存储
3.1一个例子
int main()
{
int n = 9;
float *pFloat = (float *)&n;
printf("n的值为：%d\n",n);
printf("*pFloat的值为：%f\n",*pFloat);
*pFloat = 9.0;
printf("num的值为：%d\n",n);
printf("*pFloat的值为：%f\n",*pFloat);
return 0;
}第一个printf：整型数据用整型打印，毫无疑问为9；
第二个printf：我们可以看到整型数据放入到浮点型中，结果为0.000000，这说明了浮点型数据在内存中存储的方式跟整型是有区别的；
第三个printf：浮点型数据用整型进行打印，这也说明了浮点型数据在内存中存储的方式跟整型是有区别的；
第四个printf：浮点型数据用浮点数打印，毫无疑问为9.000000
至于第二、第三个printf的值会如此，下面会讲到。
3.2浮点数存储规则
为什么num和*pFloat在内存中明明是同一个数，浮点数和整数的解读结果会差别这么大?
这需要理解浮点数在计算机内部的表示方法。
根据国际标准IEEE（电气和电子工程协会）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.V为负数。
··M表示有效数字，大于等于1，小于2；
··2^E表示指数位。
举例来说，
十进制的6.0，写成二进制是110.0相当于(-1)^0 * 1.10 * 2^2.
参照上面V的格式，可以得到：S=0；M=1.10，E=2
IEEE 754规定：
对于32位的浮点数，最高的1位是符号位s,接着的8位是指数E，剩下的23位是有效数字M。
对于64位的浮点数，最高的1位是符号位S，接着的11位是指数E，剩下的52位为有效数字M。
IEEE 754对有效数字M和指数E，还有一些特别规定。
前面说过，1<=M<2,也就是说，M可以写成1.xxxxxx的形式，其中xxxxxx表示小数部分。
IEEE754规定，在计算机内部保存M时，默认这个数的第一位总是1，因此可以舍去，只保存后面xxxxxx部分。比如保存1.01时，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1位有效数字。以32位浮点数为例，留给M只有23位，将第一位的1舍去以后，等于可以保存24位有效数字。
至于指数E，情况比较复杂。
首先，E为一个无符号整数（unsigned int）
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，它的取值范围为0~2047。但是，我们知道，科学计数法中的E是可以出现负数的，所以IEEE754规定，存入内存时E的真实值必须加上一个中间数，对于8为的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，必须保存成10+127=137,即10001001。
然后，指数E从内存中取出还可以分成三种情况:
E不全为0或不全为1
这时，浮点数就采用下面的规则表示，即指数E的计算值减去127（或1023），得到真实值，再将有效数字M前加上第一位的1.
比如：
0.5（1/2）的二进制形式为0.1，由于规定整数必须为1，即小数点右移一位，则为1.0*2^(-1)，其阶码为-1+127=126,表示为01111110，而尾数1.0去掉整数部分为0，补齐0到23位00000000000000000000000，则其二进制表示形式为：
0 01111110 00000000000000000000000
E全为0
这时，浮点数的指数E等于1-127（或者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.xxxxxx的小数。这样做是为了表示±0，以及接近于0的很小的数字。
E全为1
这时，如果有效数字M全为0，表示±无穷大（正负取决于符号位S）；
关于浮点数的表示规则，介绍到这。
解释前面的题目：
为什么0x00000009还原成浮点数，就成了0.000000？
首先，将0x00000009拆分，得到第一位符号位s=0，后面S位的指数E=00000000，
最后23位的有效数字M=000 0000 0000 0000 0000 1001.
9 ---> 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001
由于指数E全为0，所以符合上一节的第二种情况。因此，浮点数V就写成：
V=(-1)^0 * 0.00000000000000000001001 * 2^(-126)=1.001 * 2^(-146)
显然，V是一个很小的接近0的正数，所以用十进制小数表示就是0.000000
再看例题的第二部分。
浮点数9.0，如何用二进制表示？还原成十进制又是多少？
首先，浮点数9.0等于二进制的1001.0，即1.001*2^3
9.0--->1001.0 ---> (-1)^01.0012^3 --> S=0, M=1.001, E=3+127=130
那么，第一位的符号位S = 0，有效数字M等于001后面再加上20个0，凑满23位，指数E等于3+127=130，即10000010.
所以，写成二进制形式，应该是S+E+M，即
0 10000010 001 0000 0000 0000 0000 0000
这个32位的二进制数，还原成十进制，正是1091567616.