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C语言进阶篇一.数据的存储

2022-07-24 05:16:00 【且随疾风前行-＆gt;】

1. 数据类型详细介绍

整型类型：

字符型类型：

其它类型：

2. 整形在内存中的存储：原码、反码、补码

1. 数据类型详细介绍

整型类型：

（每种整型类型都可分为无符号和有符号两种类型，不定义unsigned时默认是无符号的）

char 1字节，大多编译器默认为signed char

unsigned char(范围0-255)

signed char(范围-128-127)

short 2字节

unsigned short

signed short

int 4字节

unsigned int

signed int

long （C标准规定字节大小long>=int）4字节

unsigned long

signed long

字符型类型：

float 4字节，单精度

double 8字节，双精度

long double（C99引入）12字节

其它类型：

构造类型:

数组类型 int a[3]的类型是 int [3]

结构体类型 struct

枚举类型 enum

联合类型 union

指针类型：

int *pi;

char *pc;

float* pf;

void* pv;

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：原码、反码、补码

计算机中的整数有三种表示方法，即原码、反码和补码。

三种表示方法均有符号位和数值位两部分，符号位都是用0表示“正”，用1表示“负”，

而数值位负整数的三种表示方法各不相同，正数的原、反、补码都相同。

原码：直接将二进制按照正负数的形式翻译成二进制就可以。

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了。

补码：反码+1就得到补码。

数据存放内存中存放的是补码，在打印时则是转为原码。

例题1：

#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; 
}

a: -1是整数存储在char发生截断内存中存的是1111 1111，以%d打印时发生整形提升以原类型（有符号类型）提升，左补1为11111111 11111111 11111111 11111111 转为原码是10000000 00000000 00000000 00000001 故打印a=-1，a,b和类型等价故都是-1。

c:-1存在c中同a，但是在以%d打印时整形提升（无符号类型）为00000000 00000000 00000000 11111111 是个正数，原反补相同故打印255.

例题2.

#include <stdio.h>
int main()
{
    char a = -128;
    printf("%u\n",a);
    return 0; 
}

-128是10000000 00000000 00000000 10000000 转为补码是11111111 11111111 11111111 11111111存在a截断为11111111，以%u形式打印，整形提升为11111111 11111111 11111111 11111111无符号数原反补相同，故打印4294967295。

其他例题：

3.
#include <stdio.h>
int main()
{
    char a = 128;
    printf("%u\n",a);
    return 0; 
}
//128存在a中是1000 0000 ，以%u打印
//先整形提升为11111111 11111111 11111111 10000000
//无符号数原反补相同，直接打印4294967168
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
//-20原码是 10000000 00000000 00000000 0001 0100
//-20补码是 11111111 11111111 11111111 1110 1100
//10补码是  00000000 00000000 00000000 0000 1010
//补码运算得11111111 11111111 11111111 1111 0110
//转为原码  10000000 00000000 00000000 0000 1010
//故打印-10
5.
unsigned int i;
for(i = 9; i >= 0; i--) {
    printf("%u\n",i);
}
//当i=0时，i--,因为i是无符号整形，
//故变成11111111 11111111 11111111 11111111
//是unsigned int类型的最大值，故这段代码将死循环

6.
int main()
{
    char a[1000];
    int i;
    for(i=0; i<1000; i++)
   {
        a[i] = -1-i;
   }
    printf("%d",strlen(a));
    return 0; 
}
//对于char类型，arr[i]从-1递减到-128后再递减则得127，最后递减到0然后循环往复
//\0的ASCII码值是0故打印的是128+127=255.
7.
#include <stdio.h>
unsigned char i = 0;
int main()
{
    for(i = 0;i<=255;i++)
   {
        printf("hello world\n");
   }
    return 0; 
}
//对于unsigned char类型的i而言从0递增到255恰好是其类型的范围，
//255再加一则是1 00000000发生截断,i又变成了0，故程序死循环

查看整形类型最值在头文件limits.h，浮点型最值=则在float.h

3. 大小端字节序介绍及判断

顾名思义是各个字节在内存中的存储顺序：

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）模式反之，常见的是小端存储模式。

用下面这个函数可以求出机器的存储模式，如果是大端则返回0，小端返回1。这是因为在小端存储中，i在内存中从第到高是01 00 00 00这样排序的，如果是大端则是00 00 00 01,利用char类型的指针解引用访问一个字节的特性可以判断。

int check_sys()
{
 int i = 1;
 return (*(char *)&i);
}

4. 浮点型在内存中的存储解析

常见的浮点数：

3.14159

1E10表示1.0*10^10。

浮点型存储规则：

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：1.5表示为（-1）^0*1.1*2^0 S=0,M=1.1,E=0

5.0，写成二进制是 101.0 ，相当于 1.01×2^2 S=0，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。

有效数字M

前面说过， 1≤M<2 ，也就是说，M可以写成 1.xxxxxx 的形式，其中xxxxxx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。

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。

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：（单精度）0.5为 1.0*2^(-1)，其E为-1+127=126，表示为01111110，而尾数1.0去掉整数部分为0，补齐M是23位0故其二进制表示形式为:0 01111110 00000000 00000000 0000000

16进制表示为0x3f000000,查看内存如下