从零开始的C语言学习第二十课:数据在内存中的存储

目录

1. 整数在内存中的存储

2. 大小端字节序和字节序判断

2.1 什么是大小端?

2.2 为什么有大小端?

3. 浮点数在内存中的存储

3.1 浮点数存的过程

3.2 浮点数取的过程


1. 整数在内存中的存储

在讲解操作符的时候,我们就讲过了下⾯的内容:
整数的2进制表示方法有三种,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”,⽽数值位最
⾼位的⼀位是被当做符号位,剩余的都是数值位。
正整数的原、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得到的就是原码。
  • 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反码。
  • 补码:反码+1就得到补码。
对于整形来说:数据存放内存中其实存放的是补码。(了解即可)

2. 大小端字节序和字节序判断

2.1 什么是大小端?

其实超过⼀个字节的数据在内存中存储的时候,就有存储顺序的问题,按照不同的存储顺序,我们分为⼤端字节序存储和⼩端字节序存储,下⾯是具体的概念:
⼤端(存储)模式:是指数据的低位字节内容保存在内存的⾼地址处,⽽数据的⾼位字节内容,保存在内存的低地址处。
⼩端(存储)模式:是指数据的低位字节内容保存在内存的低地址处,⽽数据的⾼位字节内容,保存在内存的⾼地址处。
上述概念需要记住,⽅便分辨⼤⼩端。

2.2 为什么有大小端?

(有兴趣可以了解,看看就可以)

为什么会有⼤⼩端模式之分呢?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8 bit 位,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 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。

3. 浮点数在内存中的存储

重点!!!!
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:
V = (−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,M是⼤于等于1,⼩于2的
• 2E 表示指数位

对于32位的浮点数,最⾼的1位存储符号位S,接着的8位存储指数E,剩下的23位存储有效数字M
从零开始的C语言学习第二十课:数据在内存中的存储_第1张图片
对于64位的浮点数,最⾼的1位存储符号位S,接着的11位存储指数E,剩下的52位存储有效数字M
从零开始的C语言学习第二十课:数据在内存中的存储_第2张图片

3.1 浮点数存的过程

这部分就看这张截图(仔细看,很重要)

从零开始的C语言学习第二十课:数据在内存中的存储_第3张图片

3.2 浮点数取的过程

E不全为0或不全为1时候(全0和全1为特例有兴趣自己了解,当然也可以问我)
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 的⼆进制形式为0.1,由于规定正数部分必须为1,即将⼩数点右移1位,则为1.0*2^(-1),其
阶码为-1+127(中间值)=126,表⽰为01111110,⽽尾数1.0去掉整数部分为0,补⻬0到23位

一些作者想说的话: 

这个系列会一直更新,如果有什么错误也可以提出来,大家一起进步,加油!

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