c进阶篇(一):数据的存储

1.数据类型介绍

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

1.1整形家族:

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

1.2浮点数据家族

float
double

1.3构造类型

数组类型

结构体类型: struct

枚举类型 :enum

联合类型 :union

1.4指针类型

int * pi ;
char * pc ;
float* pf ;
void* pv ;

1.5空类型

void 表示空类型(无类型)
通常应用于函数的返回类型、函数的参数、指针类型

2.整形在内存中的存储

2.1 原码、反码、补码
原码:直接将数值按照正负数的形式翻译成二进制就可以得到原码。
正数最高位为0,负数最高位为1;
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。
正数的原码补码反码一样
例:(32位)
整型20
原码 ---1000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100
反码 ---1000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100
补码 ---1000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100
整型-20
原码 ---0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100
反码 ---1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1011
补码 ---1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1100

注:对于整形来说:数据存放内存中其实存放的是补码。

如图,变量a在内存中的存储,那这个顺序又是怎样规定的,下面介绍数据存储的两种方式吧

2.2 大端和小端

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。
图示给大家解释一下:

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 8 bit 。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。

2.3 代码实现大小端的判断

实现思路:以1在内存中存储作为判断,实际是比较低地址上存储的第一个字节。如果为1则是小端存储,为0是大端存储。那怎样将一个int类型的数据取出第一个字节的值?

int类型在内存中占四个字节,而char类型刚好只占用一个字节,故可以将int类型 转为char,则发生截断,会丢弃高位数据,达到取低位一位数据效果。

#include <stdio.h>
int is() {
	int a = 1;
	
	if (*(char*)&a)
		return 1;
	else
		return 0;

}
int main() {

	if (is) {
		printf("小端存储\n");
	}
	else {
		printf("大端存储\n");
	}

	return 0;

}

3.浮点型在内存中的存储

举个例子:

3.1浮点数存储规则

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:
(-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。
例如:十进制的 5.0 ,写成二进制是 101.0 ,相当于 1.01×2^2 。
那么,按照上面 V 的格式,可以得出 S=0 , M=1.01 , E=2 。
十进制的 -5.0 ,写成二进制是 - 101.0 ,相当于 - 1.01×2^2 。那么, S=1 , M=1.01 , E=2 。


对于 32 位的浮点数,最高的 1 位是符号位 s ,接着的 8 位是指数 E ,剩下的 23 位为有效数字 M 。

对于 64 位的浮点数,最高的 1 位是符号位S,接着的 11 位是指数 E,剩下的52 位为有效数字 M 。

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