文章目录
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- [第一章 数据的存储](#第一章 数据的存储)
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- 1.数据类型介绍
- [2. 整形在内存中的存储](#2. 整形在内存中的存储)
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- [2.1 原码、反码、补码](#2.1 原码、反码、补码)
- [2.2 大小端的 介绍](#2.2 大小端的 介绍)
- 笔试题：
- [2.3 练习](#2.3 练习)
- 3.浮点型在内存中的存储
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- [3.1 举例](#3.1 举例)
- [3.2 浮点数的存储规则](#3.2 浮点数的存储规则)
- 练习：
- [下一章：[C语言深入学习 --- 2.指针的进阶](https://blog.csdn.net/zhongziqia/article/details/136511432)](#下一章：C语言深入学习 --- 2.指针的进阶)
- 配套练习：
第一章 数据的存储
本章主要对以下进行讲解:
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1.数据类型详细介绍
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2.整型在内存中的存储：原码、反码和补码
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3.大小端字节序的介绍以及判断
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4.浮点型在内存中的存储
1.数据类型介绍
c
char //字符数据类型
short //短整型
int //整形
long //长整型
long long //更长的整形
float //单精度浮点数
double //双精度浮点数 类型的意义：
1.使用该类型所开辟的内存空间的大小(大小决定了该使用范围)。
2.限制人的操作，从而降低操作难度、降低出错率。
3.看待内存空间的视角。
1.1 类型的基本归类：
整形归类：
c
char
unsigned char
signed char
short
unsigned short [int]
signed short [int]
int
unsigned int
signed int
long
unsigned long [int]
signed long[int]浮点数归类：
c
float
double构造类型归类：
c
数组
结构体 struct
枚举 enum
联合 union指针类型归类：
c
int* pa;
char* pb;
float* pc;
void* pd;空类型：
void表示空类型，也就是无类型。
它通常用于函数的返回类型、函数参数和指针类型。
2. 整形在内存中的存储
c
int a = 10;
int b = 20;内存为a分配四个字节的空间。
那它在内存中是如何存储的呢？
看下面的讲解：
2.1 原码、反码、补码
计算机中的有三种方式来表示整数，分别是原码、反码和补码。
这三种表示方法都有符号位 和数值位两个部分，符号位是用'0'来表示正，用'1'来表示负，但数值位中的负整数三种表达式各有不同。
原码：直接将十进制按照正负数的形式转换成二进制就行。
反码：原码的符号位不动，其他位依次按位取反就行。
补码：反码+1就行。
提示：
正数的原码、反码和补码是相同的。
对整形而言，数据在内存中存放的其实是补码。
为什么存放的是补码呢？
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；
同时，加法和减法也可以统一处理（CPU只有加法器）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。
内存中的存储：
c
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 20;
int b = -10;
return 0;
}a:14 00 00 00
b: f6 ff ff ff
4个二进制位表示一个16进制位。
a和b分别存储的都是补码，，但是发现顺序有点不对。
2.2 大小端的 介绍
什么是大小端？
大端（存储）模式，是指数据的低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；
小端（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。
为什么会有大小端？
为什么会有大小端模式之分呢？这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8bit。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 型 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。
笔试题：
请简述大端字节序和小端字节序的概念，设计一个小程序来判断当前机器的字节序。（10分）
c
#include <stdio.h>
//unsigned int check_sys()
//{
// int a = 1;
// char* p = (char*)&a;
// if (*p == 1)
// {
// return 1;
// }
// else
// {
// return 0;
// }
//}
int check_sys()
{
int a = 1;
char* p = (char*)&a;
return *p;
}
int main()
{
int a = 1;
int ret = check_sys();
if (ret == 1)
{
printf("小端\n");
}
else
{
printf("大端\n");
}
return 0;
}2.3 练习
c
1.
//输出什么？
#include <stdio.h>
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;
}输出：a=-1,b=-1,c=255
c
2.
#include <stdio.h>
int main()
{
char a = -128;
printf("%u\n",a);
return 0;
}输出：4294967168
c
3.
#include <stdio.h>
int main()
{
char a = 128;
printf("%u\n",a);
return 0;
}输出：4294967168
c
4.
int i= -20;
unsigned int j = 10;
printf("%d\n", i+j);
//按照补码的形式进行运算，最后格式化成为有符号整数输出：-10
c
5.
unsigned int i;
for(i = 9; i >= 0; i--)
{
printf("%u\n",i);
}输出：
4294913468
4294913467
4294913466
4294913465
4294913464
4294913463
4294913462
4294913461
4294913460
死循环
c
6.
int main()
{
char a[1000];
int i;
for(i=0; i<1000; i++)
{
a[i] = -1-i;
}
printf("%d",strlen(a));
return 0;
}输出：255
c
7.
#include <stdio.h>
unsigned char i = 0;
int main()
{
for(i = 0;i<=255;i++)
{
printf("hello world\n");
}
return 0;
}输出：
hello world
hello world
hello world
hello world
hello world
hello world
死循环
3.浮点型在内存中的存储
常见浮点数：
3.1415
1E8
浮点数的表示范围;在float.h中有定义
3.1 举例
c
#include <stdio.h>
int main()
{
int x = 9;
float* p_float = (float*)&x;
printf("x1的值为：%d\n", x);
printf("*p_float的值为：%f\n", *p_float);
*p_float = 9.0;
printf("x2的值为：%d\n", x);
printf("*p_float的值为：%f\n", *p_float);
return 0;
}输出：
x的值为：9
*p_float的值为：0.000000
x的值为：1091567616
*p_float的值为：9.000000
c
前半部分p_float：
00000000 00000000 00000000 00001001
0 00000000 000000000000000000001001
s E M
此时E全为0,000000000000000000001001×2^-126,结果是一个趋向于0的值，无穷小。
后半部分p_float：
科学计数法：
1001.0
1.001×2^3
3+127=130
0 10000010 001000000000000000000003.2 浮点数的存储规则
3.1代码中的x2与*p_float在内存中是一个数，但是浮点数和整数的输出结果差别较大。
如果要理解这个结果的话，一定需要明白浮点数在计算机内部是如何表示的。
详解：
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表示为以下形式：
c
(-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，大于等于1，小于2。
2^E表示指数位。例：
十进制5.0,转换为二进制为101.0，相当于1.01 x 2^2
按照以上格式，可得:s = 0，M = 1.01，E = 2
反之
十进制-5.0,转换为二进制为-101.0，相当于-1.01 x 2^2
按照以上格式，可得:s = 1，M = 1.01，E = 2
按照IEEE 754的规定：
32位的浮点数，最高1位是s(符号位)，接下来8位是E(指数)，剩余23位是M(有效数字)
64位的浮点数，最高1位是s(符号位)，接下来11位是E(指数)，剩余52位是M(有效数字)
它对M(有效数字)和E(指数)，还有些特别的规定。
1 ≤ M < 2,表明了M可以写成1.xxxxx的形式，xxxxx表示小数部分。
IEEE 754规定，在计算机内部保存M时，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xxxxxx部分。 比如保存1.01的时候，只保存01，等到读取的时候，再把第一位的1加上去。 这样做的目的，是节省1位有效数字。 以32位浮点数为例，留给M只有23位，将第一位的1舍去以后，等于可以保存24位有效数字。
指数E：
首先，E为一个无符号整数（unsigned int）这意味着，如果E为8位，它的取值范围为0~255；如果E为11位，它的取值范围为0~2047。但是，我们知道，科学计数法中的E是可以出现负数的，所以IEEE 754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；对于11位的E，这个中间数是1023。比如，2^10的E是10，所以保存成32位浮点数时，必须保存成10+127=137，即10001001。
然后，指数E从内存中取出还可以再分成三种情况：
E不全为0或不全为1
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（1/2）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=126，表示为01111110，而尾数1.0去掉整数部分为0，补齐0到23位00000000000000000000000，则其二进制表示形式为:
0 01111110 00000000000000000000000
E全为0
这时，浮点数的指数E等于1-127（或者1-1023）即为真实值，
有效数字M不再加上第一位的1，而是还原为0.xxxxxx的小数。这样做是为了表示±0，以及接近于0的很小的数字。
E全为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）；
解释前面的题目：
下面，让我们回到一开始的问题：为什么 0x00000009 还原成浮点数，就成了 0.000000 ？
首先，将 0x00000009 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。
c
9 -> 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001由于指数E全为0，所以符合上一节的第二种情况。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
再看例题的第二部分。
请问浮点数9.0，如何用二进制表示？还原成十进制又是多少？
首先，浮点数9.0等于二进制的1001.0，即1.001×2^3。
c
9.0 -> 1001.0 ->(-1)^01.0012^3 -> s=0, M=1.001,E=3+127=130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
c
0 10000010 001 0000 0000 0000 0000 0000这个32位的二进制数，还原成十进制，正是 1091567616
练习：
1.题目名称：杨辉三角
题目内容：在屏幕上打印杨辉三角。
1
1 1
1 2 1
1 3 3 1
...
c
#include <stdio.h>
int main()
{
int arr[10][10] = { 0 };
int i = 0;
int j = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
for (j = 0; j <= i; j++)
{
if (j == 0)
{
arr[i][j] = 1;
}
if (i == j)
{
arr[i][j] = 1;
}
if (i >= 2 && j >= 1)
{
arr[i][j] = arr[i - 1][j - 1] + arr[i - 1][j];
}
}
}
for (i = 0; i < 10; i++)
{
for (j = 0; j <= i; j++)
{
printf("%d ", arr[i][j]);
}
printf("\n");
}
return 0;
}2.题目名称：猜凶手
题目内容：日本某地发生了一件谋杀案，警察通过排查确定杀人凶手必为4个嫌疑犯的一个。
以下为4个嫌疑犯的供词：
A说：不是我。
B说：是C。
C说：是D。
D说：C在胡说。
已知3个人说了真话，1个人说的是假话。
现在请根据这些信息，写一个程序来确定到底谁是杀手。
c
#include <stdio.h>
int main()
{
char killer = 0;
for (killer = 'A'; killer <= 'D'; killer++)
{
if ((killer != 'A') + (killer == 'C') + (killer == 'D') + (killer != 'D') == 3)
{
printf("%c\n", killer);
}
}
return 0;
}3.题目名称：猜名次
题目内容：5位运动员参加了10米台跳水比赛，有人让他们预测比赛结果：
A选手说：B第二，我第三；
B选手说：我第二，E第四；
C选手说：我第一，D第二；
D选手说：C最后，我第三；
E选手说：我第四，A第一；
比赛结束后，每位选手都说对了一半，请编程确定比赛的名次。
c
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 0;
int b = 0;
int c = 0;
int d = 0;
int e = 0;
for (a = 1; a <= 5; a++)
{
for (b = 1; b <= 5; b++)
{
for (c = 1; c <= 5; c++)
{
for (d = 1; d <= 5; d++)
{
for (e = 1; e <= 5; e++)
{
if (((b == 2) + (a == 3) == 1) &&
((b == 2) + (e == 4) == 1) &&
((c == 1) + (d == 2) == 1) &&
((c == 5) + (d == 3) == 1) &&
((e == 4) + (a == 1) == 1))
{
if(a * b * c * d * e == 120)
printf("a=%d b=%d c=%d d=%d e=%d ",a, b, c, d, e);
}
}
}
}
}
}
return 0;
}下一章：C语言深入学习 --- 2.指针的进阶
配套练习：
C语言练习题110例(一)
C语言练习题110例(二）
C语言练习题110例(三)
C语言练习题110例(四)
C语言练习题110例(五)
C语言练习题110例(六)
C语言练习题110例(七)
C语言练习题110例(八)
C语言练习题110例(九)
C语言练习题110例(十)
C语言练习题110例(十一)