C语言整型在内存中的存储

Posted 2021-05-25 蓝乐

目录

• 数据类型介绍
• 整型
• 整型在内存中的存储
• • 大小端介绍
  • 代码实现判断当前机器的字节序
• 【总结】

数据类型介绍

C语言中的类型有整形，浮点型，构造类型，指针类型和空类型。
类型的意义主要有两点：
1.决定了使用这个类型所开辟内存的大小（大小决定了使用范围）。
2.决定了如何看待内存空间的视角

整型

char:
unsigned char
signed char
int:
unsigned int
signed int
short:
unsigned short (int)
signed short (int)
long:
unsigned long (int)
signed long (int)

整型在内存中的存储

一个变量的创建在内存中是要开辟一片空间的，而空间的大小根据不同的类型而不同。那么，整型在内存中是怎么存储的？
我们先来看一段代码：

int main()
{
	int a = 10;
	int b = -10;
	return 0;
}

对这段代码调试一下，在对a和b赋值后，看一下a和b的二进制序列在内存是如何存储的：

首先来看a变量的二进制序列在内存中的存储：可以看出a在内存中的二进制序列是0a 00 00 00，这是十六进制的形式，我们知道10的二进制序列为：
00000000000000000000000000001010，转换为十六进制是00 00 00 0a

---

这里介绍一下负数的二进制存储：
对有符号数来说，其二进制有原码，反码和补码三种形式，而整型在计算器中是以补码的形式存储的，三者之间存在转换关系，原码为一个数直接转化为二进制，反码为原码保留符号位不变，其他位按位取反，补码位反码+1
比如 -1，
原码：10000000000000000000000000000001，（最前面的1为符号位，符号位为0，即为正数，为1则为负数）
反码：1111111111111111111111111111111111110，（符号位1不变，其他位按位取反）
原码：1111111111111111111111111111111111111，（反码加一）

---

我们再看看b的二进制序列再内存中的存储：b在内存中存储的序列是
f6 ff ff ff, b = -10，而-10的二进制序列为：11111111111111111111111111110110，转换为十六进制即为：
ff ff ff f6
可以看到，整型在内存中的存储好像是顺序颠倒了过来，这是为什么呢？

大小端介绍

这里来介绍一下大端（存储）模式和小端（存储）模式。
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：是指数据的高位存储在内存的低地址中，而数据的高位保存在内存的高地址中。
这是什么意思呢？举个例子：

而我们的x86结构是小端（存储）模式，因此在内存中会出现颠倒的现象。

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。

代码实现判断当前机器的字节序

思路很简单，只需要通过char*型的指针取出一个数的地址并解引用，判断其为大端还是小端。以1为例，若解引用后为1，则为小端，反之为大端。
代码实现：

int main()
{
	int a = 1;
	char* c = (char*)&a;
	if (*c == 1)
		printf("小端\\n");
	else
		printf("大端\\n");
	return 0;
}

实现效果：

【总结】

整形在内存中有大端和小端两种存储方式，不同的处理器模式不同，而我们使用的x86结构是小端存储。