数据类型在内存中的存储

Posted 2022-12-14 木木林Violet

数据类型在内存中的存储

数据类型简介

数据类型可大致分为以下四种：
1.整形
常见的的整形为int ，char，short，long，unsighed，sighed，及由这些类型组合构成的复杂类型，如unsigned char，signed long [int]，unsigned int等等。
2.浮点数
浮点数分为单精度浮点数float和双精度浮点数double。
3.构造类型
构造类型包括数组类型，结构体类型struct，枚举类型enum，联合类型onion。
4.指针类型
常见的指针类型有int *，char *，float *，void *，long *等等。
5.空类型
用void表示空类型或无类型。

整形在内存中的存储

整形在内存中的存储要涉及到三个概念：原码，反码和补码。
1.原码
原码为一个十进制数直接转为二进制所得到的的二进制数。
2.反码
反码的求解需要分为两种情况：
（1）此数字为正数
正数的反码是原码本身。
（2）此数字为负数
负数的反码为原码符号位不变，将后面的数字一次取反所得到的数字。
3.补码
补码的求解任然分为两种情况：
（1）此数字为正数
正数的补码为原码本身。
（2）此数字为负数
负数的补码为反码+1所得到的数字。
注：正数的原码，反码和补码为同一个数字。

如10和-1
10的原码，反码和补码皆为0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010
-1的原码为1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001
-1的反码为1111 11111 1111 11111 1111 11111 1111 11110
-1的补码为1111 11111 1111 11111 1111 11111 1111 11111

在计算机中，整数的存储方式为存储此数字的补码。
在计算时，计算机直接调用数字的补码进行计算。

浮点数在内存中的存储

浮点数的存储相较于整数的存储较为复杂，在本文中，仅用32位下的单精度float进行解释。
单精度浮点数在内存中的存储是使用科学计数法，先将数字化为二进制数，再通过科学记数法将二进制数改为( - 1 ) ^ S * ( M + 1 ) * 2 ^ ( E - 127 )的形式进行存储。单精度浮点数的存储占用32个bit（4个字节），其中最高的一位为符号位S，后8位为指数E，剩下的23位为浮点数的有效数字M。

1.符号位S
当符号位为0时，表示此数字为负数；当符号位为1时，表示此数字为正数。
2.指数E
指数E为一个无符号整数unsigned，表示浮点数在存储时2的指数，E的数值越大，所代表的数字越大。
注：在数据存储时，当求得2的指数后，在存储时，E的值应为所求指数+127，同理，在取出数据时，应将E的值-127所得到的结果作为数据计算时真实的指数。目的是可以表示2的指数为负数的值。
3.有效数字M
有效数字为一个数字用科学计数法表示时，小数点后面的数字。
注：在数据存储时，需要将小数点前的1去掉，仅小数点后的数字；同理，在将数据取出时，需要将有效数字化为十进制后，在前面加上1和小数点。

特殊情况：
（1）当E全为0时，此浮点数表示±0，和接近0的很小的数字。
（2）当E全为1时，若有效数字全部为0，则表示±无穷大。

指针类型

指针作为变量，存放着所指向单元的地址，无论所指向的单元是什么类型，其指针在存储时，都是以4个字节的空间进行存储。