C语言进阶—数据的存储

Posted 2023-03-07

深度剖析数据在内存中的存储

一、数据类型介绍

1.1、基本内置类型：

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字节

long long //更长的整型 8字节

float //单精度浮点数 4字节

double //双精度浮点数 8字节

C语言为什么没有字符串类型呢？

1.2、类型的意义：

• 使用这个类型开辟内存空间的大小（大小决定了使用范围）。
• 是一种如何看待内存空间的视角。

二、数据类型的基本归类

2.1、整型家族：

• char

• nsigned char //无符号类型
• signded char //有符号类型

• short

• unsigned short [int]
• signed short [int]

• int

• unsigned int
• signed int

• long

• unsigned long [int]
• signed long [int]

2.2、浮点数家族：

• float
• double

2.3、构造类型(自定义类型)：

• 数组类型
• 结构体类型 struct
• 枚举类型 enum
• 联合类型 union

2.4、指针类型：

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

2.5、空类型：

void 表示空类型（无类型）

通常应用于

函数的返回类型，void test()

函数的参数，void test(void);

指针类型 ，void* p;

三、整型在内存中的存储

3.1、原码，反码，补码

计算机中的有符号数有三种表示方式，即原码，反码，补码

三种表示方式均有符号位和数值位两部分，

符号位都是用0表示正数，1表示负数。

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即可

反码：

将原码的符号位不变，其他为一次按位取反即可

补码：

反码+1得到补码

举例：

注意事项：

• 正数的原，反，补码都相同
• 对于整型来说：数据存放在内存中，其实是存放的补码

为什么是存放补码呢？

        在计算机系统中，整数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。

举例：

同时：由：补码 ==原码取反 + 1，可推得：原码 == 补码取反 + 1

3.2、大小端介绍

我们观察在内存中的存储：

我们可以看见，对于a和b分别存储的是补码。但是顺序有点不对劲。这是为什么呢？

这边涉及到了大小端的知识！

什么是大端小端：

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，保存到内存的低地址中。

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，保存到内存的高地址中。

为什么会有大端存储和小端存储？

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。

3.3、例题：

百度2015年系统工程师笔试题：

请简述大小端字节序的概念，设计一个小程序来判断当前机器的字节序。

程序参考代码：

#include<stdio.h>
int sys() 
    int a = 1;
    char* p = (char*) & a;
    return *p;

int main() 
    int ret = sys();
    if (ret == 1) 
        printf("小端");
    
    else 
        printf("大端");
    
return 0;

运行结果展示：

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