c语言-整型在内存的存储

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前言

本篇文章叙述c语言中整型数据在内存中的存储方式。

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一、整型数值在内存中的存储

1.1 整型数值的表示形式

形式	数值范围
二进制	{0,1}
八进制	{0,1,2,3,4,5,6,7}
十进制	{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}
十六进制	{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,a,b,c,d,e,f}

1.2 二进制的表示形式

正整数：原码、反码、补码相同。
负整数：原码、反码、补码需要计算。

形式	计算规则
原码	直接通过整数正负写出的二进制序列
反码	符号位不变，其余按位取反
补码	反码+1

例如：32位机器为例
正整数

	int a = 20;
	//原码:	00000000 00000000 00000000 00010100
	//反码:	00000000 00000000 00000000 00010100
	//补码:	00000000 00000000 00000000 00010100

负整数

	int a = -20
	//原码:	10000000 00000000 00000000 00010100
	//反码:	11111111 11111111 11111111 11101011
	//补码:	11111111 11111111 11111111 11101100

原码和补码的相互转换：

原码->补码：
方式一： 原码符号位不变，其余为按位取反，然后+1；
补码->原码:
方式一：补码符号位不变，其余按位取反，然后+1;
方式二：补码-1，符号位不变，其余位按位取反。

1.3 整数在内存中存储

整数在内存中存储方式是以二进制的补码方式存储

以补码方式存储的原因：

1. 在计算机系统中，数值一律用补码来表示和存储，原因在于使用补码，可以将符号位和数值域统一处理
2. 加法和减法可以统一处理（CPU只有加法器），补码与原码转换的运算过程是相同的，不需要额外的硬件电路

二、大端字节序存储和小端字节序存储

2.1 大端字节序存储

大端字节序存储：指数据的低位保存在内存的高地址中；数据的高位保存在低地址中。
以int a = 0x11223344为例：

图2.1 大端字节序存储

2.2 小端字节序存储

小端字节序存储：指数据的低位保存在内存的低地址中，数据的高位保存在高地址中。

图2.1 小端字节序存储

2.3 练习

设计一个小程序判断当前机器的字节序
思路：
假设int a = 1 时，a的补码转换成16进制0x00000001
取a的第一个字节，即低位；
如果第一个字节为01，则为小端字节序；
如果第一个字节为00，则为大端字节序。

代码实现如下：

//判断一个编译器的大小端字节序
// 0 大端字节序
// 1 小端字节序

int sys_mode()
{
	int a = 1;
	//a的补码16进制  0x 00 00 00 01
	//利用char*指针取int的第一个字节的值
	return (*((char*)&a));
}
int main()
{
	if (sys_mode() == 1)
		printf("小端字节序\n");
	else
		printf("大端字节序\n");
	return 0;
}

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总结

本篇文章介绍了c语言中整型数值的表示形式，二进制的表示形式，整型数据在内存中的存储方式；最后介绍了关于大端字节序和小端字节序的概念。