关于C语言中数据在内存中的存储详解

前言

1. 数据类型详细介绍

2. 整形在内存中的存储：原码、反码、补码

3. 大小端字节序介绍及判断

4. 浮点型在内存中的存储解析

一、数据类型介绍

1.类型的基本归类

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 [int]

2.浮点型家族

float
double

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

4.指针类型

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

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

二、整型在内存中的存储

1.原码、反码、补码

计算机中的有符号数有三种表示方法，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
三种表示方法各不相同。
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。

代码如下：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS   1
#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = 20;                //00000000 00000000 00000000 00010100  20的原码、反码、补码相同

	int b = -10;               //10000000 00000000 00000000 00001010  10的原码
    printf("%d\n", a + b);     //11111111 11111111 11111111 11110101  10的反码

	return 0;                  //11111111 11111111 11111111 11110110  10的补码
}                              //00000000 00000000 00000000 00010100  20的补码
                              //100000000 00000000 00000000 00001010  两者相加,因为int只有32位丢掉最前面的

2.内存中怎样存储

3.大小端字节序

1.大端小端的概念

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。

2.大小端字节序的由来

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8bit的char之外，还有16bit的short型，32bit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果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。

3.判断系统是大端还是小端

代码如下：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS   1
#include<stdio.h>
int FindKey(int i)
{
	return *(char*)&i;
}
int main()
{
	int i = 1;
	int ret = FindKey(i);
	if (ret == 1)
	{
		printf("小端!\n");
	}
	else
	{
		printf("大端!\n");
	}
	return 0;
}

4.整形存储的典型例题

代码如下：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS   1
#include<stdio.h>
int main()
{
	char a = -1;                              //10000000 00000000 00000000 000000001  -1的原码
	signed char b = -1;                       //11111111 11111111 11111111 111111110  -1的反码
	unsigned char c = -1;                     //11111111 11111111 11111111 111111111  -1的补码
	printf("a=%d,b=%d,c=%d", a, b, c);        //因为a是字符类型，所以发生截断 111111111
	return 0;                                 //%d打印十进制，所以发生整形提升，按符号位来提升
}                                             //11111111 11111111 11111111 11111111  -1的补码，所以原码为-1
                                              //对于unsigned char来说      11111111 中1不是符号位所以高位补0
                                              //00000000 00000000 00000000 11111111 所以为正数，原、反、补相同为255

代码如下：

int main()
{
	char a = -128;                           //10000000 00000000 00000000 10000000  128的原码
	printf("%u\n", a);                       //11111111 11111111 11111111 01111111  128的反码
}                                            //11111111 11111111 11111111 10000000  128的补码
                                             //因为a是字符类型,所以发生截断 10000000 a的值
                                             //%u是打印无符号整形,所以发成整形提升
                                             //11111111 11111111 11111111 10000000
                                             //%u是无符号整形，所以原码、反码、补码相同

代码如下：

int main()
{
	char a = 128;                           //00000000 00000000 00000000 10000000  128的原码 
	printf("%u\n", a);                      //01111111 11111111 11111111 01111111  128的反码
}                                           //01111111 11111111 11111111 10000000  128的补码
                                            //因为a是char类型，所以发生截断 10000000 -a
                                            //%u是打印无符号整形,所以发生整形提升,因为是char类型,所以高位是符号位
                                            //11111111 11111111 11111111 100000000 
                                            //%u是无符号整形，所以原码、反码、补码相同

代码如下：

int main()
{
	int i = -20;                            //10000000 00000000 00000000 00010100  -20的原码
	unsigned int j = 10;                    //11111111 11111111 11111111 11101011  -20的反码
	printf("%d\n", i + j);                  //11111111 11111111 11111111 11101100  -20的补码
}                                           //00000000 00000000 00000000 00001010  10的原码、反码、补码
                                            //11111111 11111111 11111111 11110110  相加为补码
                                            //11111111 11111111 11111111 11110101   反码
                                            //10000000 00000000 00000000 00001010   补码  为-10

代码如下：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS   1
#include<stdio.h>
#include<Windows.h>
int main()
{
	unsigned int i = 0;           //此时打印完9 8 7 6 5 4 3 2 1 0减减为-1是无符号在内存中补码是全部为1,i恒大于0
	for (i = 9; i >= 0; i--)
	{
		printf("%u \n", i);
		Sleep(1000);
	}
	return 0;
}

代码如下：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS   1
#include<stdio.h>
#include<Windows.h>
int main()
{
	unsigned int i = 0;           //此时打印完9 8 7 6 5 4 3 2 1 0减减为-1是无符号在内存中补码是全部为1,i恒大于0
	for (i = 9; i >= 0; i--)
	{
		printf("%u \n", i);
		Sleep(1000);
	}
	return 0;
}

代码如下：

unsigned char i = 0;
int main()    
{
	for (i = 0; i <= 255; i++)     //死循环的打印bit，因为unsigned char取值范围是0-255，所以for循环永远成立
	{    
		printf("bit\n");
	}
	return 0;
}

三、浮点型在内存中的存储

1.浮点型怎么存储

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.(-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。
2.M表示有效数字，大于等于1，小于2。
3.2^E表示指数位。
举例来说： 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。
IEEE 754规定： 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

2.浮点型存储例题

代码如下：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS   1
#include<stdio.h>
int main()
{
	int n = 9;
	float* pFloat = (float*)&n;
	printf("n的值为:%d\n", n);
	printf("*pFloat的值为:%f\n", *pFloat);

	*pFloat = 9.0;
	printf("num的值为:%d\n", n);
	printf("*pFloat的值为:%f\n", *pFloat);
	return 0;
}

总结

以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单介绍了数据整形和浮点型在内存中的存储，了解这个更能令我们了解数据怎么在内存中存储。另外，如果上述有任何问题，请懂哥指教，不过没关系，主要是自己能坚持，更希望有一起学习的同学可以帮我指正，但是如果可以请温柔一点跟我讲，爱与和平是永远的主题，爱各位了。

到此这篇关于关于C语言中数据在内存中存储的文章就介绍到这了,更多相关C语言数据在内存的存储内容请搜索猪先飞以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持猪先飞！