数据存储（C语言进阶）（上）

前言

        对于C语言的学习，想要更近一步的话，我们不得不要拨开代码的外表，对其内在逻辑进行分析，只有这样，我们对代码的理解才会更加深刻。本篇文章带你了解数据是怎么在内存中存储的，这是C语言进阶的必修课之一。希望对你有帮助。

1、数据类型介绍                            

char	字符数据类型	1字节
short	短整型	2字节
int	整型	4字节
long	长整型	4/8字节（32平台4字节，64位平台8字节）
long long	更长的整型	8字节
float	浮点型	4字节
double	双精度浮点数	8字节

                              

        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（例如：float 和 int 都是4字节，但是定义float类型的话计算机会按照浮点数去处理数据，int定义计算机就按照整型去处理，不同处理效果不同，后面讲解）。     

1.1 类型的基本归类

        整型家族：

char	unsigned char                 signed char
short	unsigned short                 signed short
int	unsigned int                 signed int
long	unsigned long [int]                 signed long [int]
long long :	unsigned long long [int]                 signed long long [int]

        提一提为什么char被分为整型家族：因为字符的本质是ASCII码值，所以被分为整型家族

        以上除了char以外，其他类型如果直接定义（如：int  a ；），都看作是 signed 类型。char类型直接定义后，是signed char 还是unsigned char 是不确定的，这取决于编译器的实现。

        signed和unsigned区别：

        signed：有符号的  ；unsigned：无符号的。

        在内存中存储数据时，是通过二进制存储的。对于有符号的类型数据来说，内存会分配一个比特位表示正负：00000000000000000000000000000000。第一位就被当作符号位，表示正数时为0，表示负数时为1。而对于无符号的类型数据来说，就不需要分配符号位，会比有符号数多出一位来表示大小，因此，仅表示整数时，无符号类型能够比有符号类型表示得更多。

        生活中有些数据是没有负数的，如：升高、体重、长度.......想表示这些数据就可以用无符号类型数据来表示，这样可以存储更大得范围。但如果想表示得数据有正有负，则只能用有符号类型。

        浮点型家族：

float

double

        浮点型家族表示的是小数，float的精度低，存储的范围小，double的精度高，存储的数据范围更大。

        构造类型：

数组类型                         如：int arr1[5]       类型为： int [5]

结构体类型                     struct

枚举类型                        enum

联合类型                        union

        指针类型：

int*

char*

float*

void*

        空类型：

        void 表示空类型（无类型）

        通常应用与函数的返回类型、函数的参数、指针类型。        

2、整型在内存中的存储

        一个变量的创建时要在内存中开辟空间的，空间的大小事根据不同的类型而决定的。

        那么数据在开辟的内存空间中事如何储存的呢？

        接下来我们就要介绍一个概念了：

        2.1 原码、反码、补码

        对于整数的二进制数据来说，有三种表示形式：

        1、正整数原码、反码、补码不用算，都相同

        2、负数的原码、反码、补码是需要计算的

        原码：通过正负形式写出的二进制序列就是原码（正数二进制加符号位0，负数二进制加符号位1）

        反码：原码的符号位不变，其他位按位取反得到的就是反码

        补码：反码加一就是补码

举例：

        对于数字“7”来说，他的原码、反码和补码如下
        00000000000000000000000000000111 - 原码
        00000000000000000000000000000111 - 反码
        00000000000000000000000000000111 - 补码

        16进制：00 00 00 07

        对于数字“-7”来说，他的原码、反码和补码如下
        10000000000000000000000000000111 - 原码
        11111111111111111111111111111000 - 反码（原码符号位不变，其他位按位取反就是反码）
        11111111111111111111111111111001 - 补码（反码+1就是补码）

        16进制：ff ff ff f9

        无论是正数还是负数，在内存中储存的都是补码的二进制数序列

        为什么存放补码？

        在计算机中，数字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；同时加法和减法也可以统一处理（CPU只有加法器，把1-1转化成1+（-1））。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。

        

        这是7 和-7在内存中存放的样子，我们看到它确实存放的是补码，但是发现顺序不对，这是为什么呢？

        接下来解答这个问题

2.2 大小端介绍

什么是大小端：

        大端（存储）模式，是指数据的地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；

        小段（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。

为什么会有大端和小端：

        因为计算机对于一个多字节的数据，存在一个存放问题，一个数据如果占用了多个字节，那么其每一个字节都对应一个地址。那么存放它的时候总得找到一个统一的处理办法，于是就出现了大端存储和小端存储的模式。（我们常用的x86，也就是我刚刚那个截图用的，是小端存储模式，所以会出现“反着存”的现象；而对于像C51，它就是大端存储模式。         

3、浮点数在内存中的存储   （这一部分在下一篇中讲解）

总结

        本文通过介绍数据类型、整型在数据中的存储、浮点数在内存中的存储，详细的地讲解了C语言中的数据是如何存储的，这可以让我们对代码的理解更加深入，也是C语言进阶的必修课之一。