【C语言】整型和浮点型在内存中的存储方式

欢迎━(*｀∀´*)ノ亻!，这里是王_哈_哈 Jw~！！！笑一笑呐！！！

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目录

内容提要 :

一.关于数据类型

1.数据类型的基本归类

2.通过sizeof查看各种类型的所占的空间（单位为字节）

二.整型在内存中的存储

1.原码反码补码

2.大小端字节序存储

什么是大小端字节序存储？

 如何判断当前机器的字节序？

方法一（用强制类型转化取出一个字节判断）

方法二（使用联合体）：

三.浮点型在内存中的存储

1.一个存储差异的栗子

2.浮点数的存储规则

存储模型

存储细节

S

E

M

例子

从内存中拿出

E不全为0或不全为1

E全为0

E全为1

3.解释前面存储差异的栗子

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下面是关于这篇博客分享的内容提要 :

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一.关于数据类型

1.数据类型的基本归类

（char类型本质上是以它的Ascall码值存储的，所以归类到整型。）

2.通过sizeof查看各种类型的所占的空间（单位为字节）

C语言中没有明确规定long的大小，但sizeof（long）一定大于等于sizeof（int）

char占1Byte，8bit！int占4Byte，32bit！float占4Byte，32bit！

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二.整型在内存中的存储

整数在内存中存的是它的补码

1.原码反码补码

原码反码补码是整数的三种表示方法，它们的第一位为符号位（0表示正，1表示负），其余为数值位。原码就是将该整数按正负数的形式直接翻译成二进制。

正数的原反补码相同。

负数的反码：符号位不变，其余位按位取反；补码：反码+1；

例如：

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

-10

原码：1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010

反码：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0101（符号位不变，其余位按位取反）

补码：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110（反码+1）

所以当我们在运行

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

这样一段代码时，计算机在内存中就开辟了两个4字节的空间分别存放a和b的补码。

（实际上当我们在编译器上进行调试查看内存时为了方便展示，显示的是十六进制的数值）所以理论上当我们查看内存时应该是这样的：

 但实际上当我们打开vs，输入这段代码,在进入F10调试后，点击调试-->窗口-->内存 分别输入了&a，&b，并将列数改为4看到的结果是：

 发现每个字节的顺序与我的理论正好颠倒，这是由于计算机的大小端字节序存储的原理。

2.大小端字节序存储

什么是大小端字节序存储？

字节序：以字节为单位的存储顺序。（C语言的数据存储是以字节为单位的，每个地址单元对应一个字节即8bit）。

大端存储模式：数据的低位保存在内存的高地址；

小端存储模式：数据的高位保存的内存的低地址。

 （对于一个32bit的十六进制数0x11223344来说，11是高位，44是低位）

 如何判断当前机器的字节序？

（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处理器还可以用硬件来选择是小端还是大端）

方法一（用强制类型转化取出一个字节判断）

（我们可以用一个程序实现判断：我们创建一个int类型的i，放入一个1，把他转化为正常的十六进制就是0x 00 00 00 01，内存中一个字节一个字节地存储，如果是大端:0x 00 00 00 01,小端：0x 01 00 00 00. 接着我们把本来为int*类型的&i强制类型转化为char*并解引用的值返回，如果是大端就是ox00=0，小端即为0x01=1）

int check_sys()
{
	int i = 1;
	return(*(char*) & i);    //将&i强制类型转化为char*
}
int main()
{
	int ret = check_sys();
	if (ret == 1)
		printf("小端\n");
	else
		printf("大端\n");
	return 0;
}

方法二（使用联合体）：

（因为联合体内的数据占的是一块内存，下面这个联合体的内存大小为4个字节，c正好在低字节处，如果是小端存储01和char占同一块内存就会返回1，反之和上面原理一样。）

int check_sys()
{
	union
	{
		int i;
		char c;
	}un;
	un.i = 1;
	return un.c;
}

int main()
{
	int ret = check_sys();
	if (ret == 1)
		printf("小端\n");
	else
		printf("大端\n");
	return 0;
}

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三.浮点型在内存中的存储

我们常见的浮点数有3.14,1E10（1.0*10^10）等，常见类型有float，double，long double。它们的表示范围在float.h中定义。浮点数在计算机中也用二进制形式存储，但和整型大相径庭。

1.一个存储差异的栗子

（这里不是把浮点数和整数相互强制转换，而是将他们分别用对方的存储方式解释并打印）

 当我们把整型9用浮点数存储方式解释之后变成了0.000000，而9.0用整型存储方式(补码)解释之后变成了一个很大的数字，就很六。那么浮点数到底是咋子存储的嘞（色.jpg）

2.浮点数的存储规则

存储模型

根据国际标准IEEE（电器和电子工程协会）754，任意一个二进制浮点数V可以表示成下面形式：V=（-1）^S*M*2^E

• (-1)^S表示符号位。S=0时V为正数；S=1时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

例如:

• 十进制的5.5写成二进制为101.1 如果用以上方式表示：（-1）^0*1.011*2^2 。此时S=0，M=1.011，E=2
• 十进制的0.5写成二进制为0.1   →  （-1）^0*1*2^（-1）.此时S=0,M=1,E=-1

对于一个32位的浮点数，它的存储模式如下图（对于一个64位的浮点数E占11bit，M占52bit）：

存储细节

S

S存储比较简单，在第一位，正数为0，负数为1.

E

E代表的是指数（二进制的科学计数法，咱可以理解为小数点向哪边移动了多少位，向左移动两位是2，向右移动两位就是-2），实际上是有正有负的，但是E是一个无符号整数（unsigned int）。如果是8位的E,取值范围就是0~255；如果是11位，取值范围0~2047.

为了能够表示正负，IEEE754规定，存入E的真实值必须再加上一个中间数，对于8位的E，这个中间数为127，对于11位的E中间数为1023。比如

5.5的表面E值为2，实际E=2+127=129,即10000001.   

0.5的表面E值为-1，实际E=(-1)+127=126,即01111110.

M

因为M大于等于1小于2，就是1.xxxxxxx，。IEEE754规定反正这个个数一直为1，就不保存，只保存xxxxxxx，所以保存5.5（101.1）时，M=1.011,实际上保存的是011（前面20位补0）

例子

从内存中拿出

分三种情况，S表示正负

E不全为0或不全为1

将指数E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

E全为0

指数E=1-127（或1-1023），得到真实值，有效数字M不再加上第一位的1

(如果E全为0的话，说明原来的指数为-127，说明0.00000（126个0）1，就是一个趋于零的数字，正负取决于S)

E全为1

这时，如果有效数字M全为0，表示正负无穷大

3.解释前面存储差异的栗子

1.用浮点数的存储方式解释整数9

int n = 9；内存中是这样的（以9的补码存储）：

00000000000000000000000000001001

float* pf = (float*)&n;（我们给计算机洗脑，说这块内存是以浮点数形式存的，所以）

计算机把它分成SEM三部分，第一个0代表正数，后八个为E都是全为0，直接得出0.000000（%f默认六位小数）

2.用整数的存储方式解读浮点数9.0

float i = 9.0;(根据浮点数的存储规则，内存上是这样的：)

0 10000010 00000000000000000000001

int* pi = (int*)&i;（我们给计算机洗脑这不是以浮点数存储方式存储的，是一个补码，所以）

它是一个正数直接转化为十进制，就是刚刚运行出来的结果

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好啦~以上就是这次分享记录的全部内容，真切体验到创作不易了，呜呜呜~我还要还得再改进改进。谢谢支持，谢谢自己~

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