高级程序员必备知识——数据在内存中的存储（常量字符串大小端特殊指针浮点型存储方式）

Posted 2021-07-25 燕麦冲冲冲

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了高级程序员必备知识——数据在内存中的存储（常量字符串大小端特殊指针浮点型存储方式）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

一、数据类型的基本分类

整型家族 —— short char int long
浮点数家族 —— float double
构造类型（自定义类型）——
（1）数组类型
比如定义一个整形数组int arr[10], 去掉数组名arr, 剩下的就是数组类型，即int [10]。
（2）结构体类型 —— struct
（3）枚举类型 —— enum
（4）联合类型 —— union
指针类型 —— int* char* float* void*

1.1 坑爹的笔试题

一道笔试题
char str1[] = "hehe";
char str2[] = "hehe";
char* str3 = "hehe";
char* str4 = "hehe";
if(str1 == str2)
{
	printf("hehe");
}
if(str3 = str4)
{
	printf("haha");
}
（1）由于"hehe"是一个常量字符串，是无法被修改的，且拥有其独立的一块内存空间。
（2）要是将一个常量字符串赋值给指针变量，严格的语法形式应该如下：
const char* ptr = "hehe";
意思是指针所指向的内容不可被修改。
故这ptr3和ptr4指向的是同一块空间。
（3）而常量字符串赋值给字符数组，字符串会到字符数组开辟的空间上储存.
ptr1和ptr2是数组的首元素地址，指向的是不同的地址。

综上所述，答案是输出一个haha

二、简要介绍整形在内存中的存储

原码反码补码

2.1原码反码的由来

科学家采用二进制数的首位数字来表示正负号，1代表负号，0代表正号。
计算机中的CPU没有加法器，如果将两个二进制数的原码直接相加的话，比如1+（-1），

1的原码 =  00000000000000000000000000000001
-1的原码 = 10000000000000000000000000000001
相加的结果 10000000000000000000000000000010
转换为十进制 = -2
但正确结果显然为 0

所以科学家巧妙地利用了补码解决了这个问题

1的补码   =  00000000000000000000000000000001
-1的补码  =  11111111111111111111111111111111
相加的结果 = 10000000000000000000000000000000
多出的一位被舍去了，因为超出了32个bit位
最终的结果为32个0

大小端字节序存储

2.2大小端字节序的背景

内存中的每个地址是一个字节，但是int类型的变量占四个字节，这四个字节存储的顺序就可以有多种情况，比如每8个bit挨着存放，或者不挨着存放，显然后者是没有任何意义的，只会给自己添加麻烦，所以我们讨论前者。

内存的地址有低地址和高地址之分，二进制数有低位和高位之分（类似与十进制数的个十百千万），所以二进制存储方式就会有两种情况：
（1）小端存储——二进制数的低位存在低地址，高位存在高地址。
（2）大端存储——二进制数的低位存在高地址，高位存低地址。

三、特殊的指针的巧妙理解

3.1 数组指针


理解方法

数组-指针
数组是修饰指针的形容词
缩写下来，数组指针 就是 指针
所以在创建一个数组指针变量的时候就需要让这个变量先与*结合：
(*arrp)
如果这个指针指向一个有五个元素的数组：
(*arrp)[5]
这个被指向的数组中元素类型为整形：
int (*arrp)[5]
按照这个流程就可以轻松地理解和定义一个数组指针变量了

3.2 指针数组

理解方法

指针-数组
指针是修饰数组的形容词
缩写下来，指针数组 就是 数组
所以在创建一个指针数组变量的时候就需要让这个变量先与[]结合：
parr[]
如果这个数组含有5个元素，存储的元素都是指针：
*parr[5]
每个元素都是整形指针：
int *parr[5]
按照这个流程就可以轻松地理解和定义一个指针数组变量了

四、浮点型在内存中的存储方式

4.0 规定的由来

小数都有小数点，那么是否应该用数字来表示小数点呢？
小数点的部分转化为二进制的时候也常常无法精确地转换，如何最高效地提升精确度呢？
基于小数的一系列的问题，IEEE（电气电子工程师学会）发布了一个国际标准，下面一一介绍。
任何一个浮点数可以表示为如下形式

(-1)^S * M * 2^E
其中(-1)^S 决定正负号
M * 2^E 表示一个二进制数用科学计数法表示的形式
就先拿我们熟悉的十进制数进行举例
100.1 -> 1.001 * 10^2

再与二进制对比
101.0 -> 1.01 * 2^2

令S = 0，M = 1.01，E = 2

而我们发现M的取值范围是在[1,2)中，
所以储存M的时候只会保留小数点后的数字，
即保留01，等到读取的时候再将第一位的1加上。

由于E可能会出现负数的情况，故储存的时候需要加上一个中间值，
来保证E大于0，这个中间值和类型有关。
float类型的E加127
double类型的E加1023

最终上面的101.0f的S = 0, M = 01, E = 129