C语言学习第二十天（数据在内存中的存储）
1、正整数的原、反、补都相同
负整数的三种表示方法各不相同
对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码
2、大小端字节和字节序判断
#include
int main()
{
int a = 0x11223344;
return 0;
}
大端存储：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：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。
下面的程序可以判断这个是小端存储还是大端存储
/代码1
#include
int check_sys()
{
int i = 1;
return (*(char*)&i);
}
int main()
{
int ret = check_sys();
if (ret == 1)
{
printf("xiao端\n");
}
else
{
printf("⼤端\n");
}
return 0;
}
//代码2
int check_sys()
{
union
{
int i;
char c;
}un;
un.i = 1;
return un.c;
} 练习
#include
int main()
{
char a= -1;
signed char b=-1;
unsigned char c=-1;
printf("a=%d,b=%d,c=%d",a,b,c);
return 0;
}
答案是-1 -1 255这里需要注意的是无符号整数整形提升补的是0，而有符号整数整形提升补的是与其首位数字相同的来补的，注意c，c的原码反码补码相同所以-1在内存当中存的是补码，为32个1，因为是char型的，所以存放的是11111111，整形提升之后，为24个0和8个1，所以最后结果是255,
练习
#include
int main()
{
char a = -128;
printf("%u\n",a);
return 0;
}
需要注意的是二进制序列10000000（补码）对应的十进制是-128，signed char存放范围是-128-127，unsigned char的取值范围是0-255，-128的三码是
原码：10000000000000000000000010000000
反码：11111111111111111111111101111111
补码：111111111111111111111111110000000
10000000为a中存储的数据，整形提升之后，是11111111111111111111111110000000，%u打印的无符号书直接将上述二进制序列当成原码打印。如果char a = 128,存储的二进制序列是10000000，结果相同
练习
#include
int main()
{
char a[1000];
int i;
for(i=0; i<1000; i++)
{
a[i] = -1-i;
}
printf("%d",strlen(a));
return 0;
}
这个的长度是255，直到二进制序列从11111111+1后为0，通过ASCII码的转换，得到的是\0，strlen函数读到这里就停止了
练习
#include
unsigned char i = 0;
int main()
{
for(i = 0;i<=255;i++)
{
printf("hello world\n");
}
return 0;
} 这道题的结果是不停打印hello world，什么原因呢，是因为i是无符号字符型，只占8个比特位，当i到达255时，二进制序列是11111111，再加一就是0了，所以会一直无限制死循环
练习
#include
int main()
{
unsigned int i;
for(i = 9; i >= 0; i--)
{
printf("%u\n",i);
}
return 0;
} 接下来看看这个代码，首先知道了i是unsigned int 类型的，而我们知道无符号整形数字是大于等于0的，所以会造成这个的结果从9打印到0然又从一个很大的数字往下面打印
练习
#include
int main()
{
int a[4] = { 1, 2, 3, 4 };
int *ptr1 = (int *)(&a + 1);
int *ptr2 = (int *)((int)a + 1);
printf("%x,%x", ptr1[-1], *ptr2);
return 0;
}
首先看（int *）(&a+1),&a得到的是整个数组的地址，+1就会跳过整个数组的地址跑到数组中4这个元素后面的一个位置，打印的是ptr1[-1]，等效于打印*（ptr-1）得到的结果是4，*ptr2的结果要稍微复杂一点，首先，在小端存储当中存储的数组为01 00 00 00 02 00 00 00 03 00 00 00 04 00 00 00，将a的地址转化为整形后再+1，地址从01 向后移动一位到00，从00读取到的是00 00 00 02，所以最后得到的结果是20 00 00 00。
3、浮点数
关于浮点数的存储
(-1)^S表示符号位，当S=0的时候，V是正数，当S=1的时候，V是负数
M表示有效数字，M是大于等于1，小于2
2^E表示指数位
比如十进制的5.0写成二进制序列的符号位是S，接着的8位存储指数E,剩下的23位存储有效数字M，对于64位的浮点数，最高的一位存储符号位S，接着的11位存储指数E，剩下的52位存储有效数字M。
关于浮点数的存储过程
M的范围在1和2之间，换句话就是说M可以写成1.xxxxx的形式，其中xxxx表示小数部分，IEEE754规定了，在计算机内部保存M的时候，默认这个数的第一位总是1，因此可以被舍去，只保存后面的xxxx部分，保存1.01的时候，只保存01，再次读取的时候，再去把1加上去。可以节省1个比特位
至于指数E，首先我们要知道E是无符号整数，如果E是8位，它的取值范围是0~255，当E位11位的时候，取值范围就是0~2047。但是科学计数法的E也可能出现负数，所以IEEE754规定，存入内存时E的真实值必须再加上一个中间数，对于8位的E，这个中间数是127,11位时，是1023.比如2^10的E是10，所以在保存成32位浮点数的时候，必须保存成10+127=137换成二进制序列就是10001001。
关于取出浮点数的过程
指数E从内存当中取出来有三种情况
E不全为0或者1：这时浮点数就采用以下规则表示，即指数E的计算值减去137或者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的二进制形式是0.1由于规定正数部分必须1.即将小数点右移一位，则为则为1.0*2^(-1)，其阶码-1+127=126，表示为01111110，而尾数1.9去掉整数部分为0，补齐0到23位00000000000000000000000，其二进制的表示形式是
0 01111110 000000000000000000000000E全为0:这时浮点数的指数等于1-127（或者是1-1023）即为真实值，有效数字M不再加上第一位的1，二是还原为0.xxxxxx的小数，这样做是为了表示+正负0，以及接近于0的很小的数字
0 00000000 00100000000000000000000E全是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）；
0 11111111 00010000000000000000000#include
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;
}
这道题的结果是：
n的值为：9 *pFloat的值为：0.000000 num的值为：1091567616 *pFloat的值为：9.000000
9以整型的形式存储在内存中，得到如下⼆进制序列：
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001
⾸先，将 9 的⼆进制序列按照浮点数的形式拆分，得到第⼀位符号位s=0，后⾯8位的指数 E=00000000
最后23位的有效数字M=000 0000 0000 0000 0000 1001。 由于指数E全为0，所以符合E为全0的情况。因此，浮点数V就写成： V=(-1)^0 × 0.00000000000000000001001×2^(-126)=1.001×2^(-146) 显然，V是⼀个很⼩的接近于0的正数，所以⽤⼗进制⼩数表⽰就是0.000000。 再看第2环节，浮点数9.0，为什么整数打印是 1091567616 ⾸先，浮点数9.0 等于⼆进制的1001.0，即换算成科学计数法是：1.001×2^3 所以： 9.0 = (−1) ^0* (1.001) ∗ 2^3 ， 那么，第⼀位的符号位S=0，有效数字M等于001后⾯再加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，被当做整数来解析的时候，就是整数在内存中的补码，原码正是 1091567616 。