详细刨析C语言数据的储存

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了详细刨析C语言数据的储存相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

1、数据类型的详细介绍

我们在C语言中已经学到了许多基本的内置数据类型,下面让我们来看看。

char        //字符数据类型    1个字节大小
short       //短整型			 2个字节大小
int         //整形  		 4个字节大小
long        //长整型			 4个字节大小
long long   //更长的整形		 8个字节大小
float       //单精度浮点数    4个字节大小
double      //双精度浮点数    8个字节大小

C语言数据类型的意义:

  • 使用这个类型开辟内存空间的大小(大小决定了使用范围)。如开辟一个char类型的数据大小为1一个字节,开辟一个int类型的大小为4个字节等等。
  • 如何看待内存空间的视角。

2、类型的基本归类

  • 整型家族
char
 unsigned char
 signed char
short
 unsigned short [int]
 signed short [int]
int
 unsigned int
 signed int
long
 unsigned long [int]
 signed long [int]
 上面[]里的内容可以省略不写,如直接写出unsigned short

char a//有符号?还是无符号?取决于编译器类型
//大部分编译器下char  就是signed char
//short int long直接定义的都是有符号的
//int==signed int short==signed short
//所以对于int long short类型要定义成无符号就要定义成unsigned
  • char类型的数据解析
int main()
{
    unsigned char c1=255;
    char c2=255;
    printf("%d %d",c1,c2)//255 -1
//这两个数据放在内存中的值都是一样的,但是c1无符号没有符号位,
//c2的首位被认为符号位
    return 0;
}

有符号的char能表示的范围-128到127,无符号的能表示的范围0到255,举一反三可以推演出short、int类型的

  • 浮点数家族:
float//单精度浮点形
double//双精度浮点型
  • 构造类型
> 数组类型
> 结构体类型 struct
> 枚举类型 enum
> 联合类型 union

对数组类型的解析

int main()
{
    int arr[10]={0};
    sizeof(arr);//40
    sizeof(int [10]);//40
//此时的数组类型为int [10]
    int arr[5]={0};
//此时的数组类型为int [5];所以数组类型随着定义发生变化的
    return 0;
}
  • 指针类型
int *pi;
char *pc;
float* pf;
void* pv;
  • 空类型
void 表示空类型(无类型)

void test(void)
{
    ;
}
int main()
{
    test();
    test(sa);//语法错误,test(void)这种写法表示不需要接收参数
}
通常应用于函数的返回类型、函数的参数、指针类型。

3、整形在内存中的存储

我们之前了解过变量的创建是要在内存中开辟空间的。空间的大小是根据不同的类型而决定的。
原码、反码、补码概念
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。

  • 补码
    反码+1就得到补码。

  • 总结
    1、正数的原、反、补码都相同
    2、对于整形来说:数据存放的内存中其实存放的是补码。

  • 补充:补码符号位不变,其他位按位取反,在+1也能得到原码

4、大小端介绍

什么大端小端:
1、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;
2、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。

实现对大小端的判断

int check_sys()
{
    int a=1;
    retuen *(char*)&a;
  
}
int main()
{
    int ret=check_sys();
    if(1==ret)
    {
        printf("小端");
    }
    else
    {
        printf("大端");
    }
    return 0;
}

5、浮点型在内存中的存储

常见的浮点数:
3.14159

1E10

浮点数家族包括: float、double、long double 类型。

浮点数表示的范围:float.h中定义
详细解读浮点数的存储
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(只需要存S、M、E的值)
  2. (-1)^s表示符号位,当s=0,V为正数;当s=1,V为负数。
  3. M表示有效数字,大于等于1,小于2。
  4. 2^E表示指数位。
  5. 例如:
//不要举特别特殊的例子,像3.3、3.1416等等,二进制难以表示
9.0
1001.0

1.001*2^3
(-1)^0*1.001*2^3

S=0
M=1.001
E=3
  • 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。
  • 对于64位的浮点数,最高的1位是符号位S,接着的11位是指数E,剩下的52位为有效数字M。

    IEEE 754对有效数字M和指数E,还有一些特别规定。 前面说过, 1≤M<2 ,也就是说,M可以写成 1.xxxxxx 的形式,其中xxxxxx表示小数部分。

IEEE 754规定,在计算机内部保存M时,默认这个数的第一位总是1,因此可以被舍去,只保存后面的xxxxxx部分。比如保存1.01的时候,只保存01,等到读取的时候,再把第一位的1加上去。这样做的目的,是节省1位有效数字。以32位浮点数为例,留给M只有23位,将第一位的1舍去以后,等于可以保存24位有效数字。

至于指数E,情况就比较复杂。

首先,E为一个无符号整数(unsignedint)这意味着,如果E为8位,它的取值范围为0到255;如果E为11位,它的取值范围为0到2047。但是,我们知道,科学计数法中的E是可以出现负数的,所以IEEE754规定,存入内存时E的真实值必须再加上一个中间数,对于8位的E,这个中间数是127;对于11位的E,这个中间数是1023。比如,2^10的E是10,所以保存成32位浮点数时,必须保存成10+127=137,即10001001。

int main()
{
    float f=5.5f;
    //101.1
    //(-1)^0 * 1.011 * 2^2
    //M=1.011 E=2 S=0
    //存储S=0 E=2+127 M=011
    //0 10000001 011
    //0 10000001 01100000000000000000000  011后面剩余的bit位补0
}

图片解析:

然后,指数E从内存中取出还可以再分成三种情况:

1.E不全为0或不全为1

这时,浮点数就采用下面的规则表示,即指数E的计算值减去127(或1023),得到真实值,再将有效数字M前加上第一位的1。比如:0.5(1/2)的二进制形式为0.1,由于规定正数部分必须为1,即将小数点右移1位,则为1.0*2^(-1),其阶码为-1+127=126,表示为01111110,而尾数1.0去掉整数部分为0,补齐0到23位 00000000000000000000000,则其二进制表示形式为:0-01111110- 00000000000000000000000

2.E全为0

这时,浮点数的指数E等于1-127(或者1-1023)即为真实值,有效数字M不再加上第一位的1,而是还原为0.xxxxxx的小数。这样做是为了表示±0,以及接近于0的很小的数字。

3.E全为1

这时,如果有效数字M全为0,表示±无穷大(正负取决于符号位s);
和浮点数有关的例题

int main()
{
    int 9;
    //0 00000000 00000000000000000001001
    float *pFloat=(float*)&n;
    printf("n的值为:%d\\n",n);
    printf("*pFloat的值为:%f\\n",*pFloat);
    //E为全0 E直接就是1-127=-126
    //M=0.00000000000000000001001
    //00000000000000000001001*2^-126
    //打印出0.000000
    *pFloat = 9.0;
    //1001.0
    //(-1)^0*1.001*2^3
    //S=0
    //E=3
    //M=1.001
    //0 10000010 00100000000000000000000
    printf("num的值为:%d\\n",n);
    printf("*pFloat的值为:%f\\n",*pFloat);
    return 0;
  
}

输出结果的不同说明了浮点数在内存的存储方式和整型截然不同。

以上是关于详细刨析C语言数据的储存的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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