【C语言】深度剖析数据在内存中的存储---(附源码|建议收藏)-创新互联

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文章目录
  • 前言
  • 一、数据类型介绍
    • 1.1 类型的基本归类：
  • 二、整形在内存中的存储
    • 2.1 原码、反码、补码
    • 2.2 大小端介绍
  • 三、练习巩固
  • 四、 浮点型在内存中的存储
    • 4.1 浮点数存储规则
  • 总结

前言

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好久没更新了，主要最近事情很多，非常忙，直到今天才给大家更新出来第一篇博客—深度刨析数据在内存中的存储

  本节学习的重点：

  • 1. 数据类型详细介绍
  • 2. 整形在内存中的存储：原码、反码、补码
  • 3. 大小端字节序介绍及判断
  • 4. 浮点型在内存中的存储解析
一、数据类型介绍

之前的学习过程当中我们认识了许多的数据类型以及他们所占存储空间的大小，例如：

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

类型的意义：

  1. 使用这个类型开辟内存空间的大小（大小决定了使用范围）。
  2. 如何看待内存空间的视角。
1.1 类型的基本归类：

整形家族：

char
 	unsigned char
 	signed char
short
 	unsigned short [int]
 	signed short [int]
int
 	unsigned int
 	signed int
long
 	unsigned long [int]
 	signed long [int]

浮点数家族：

float
double

构造类型：

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

指针类型:

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

空类型：

void

通常应用于函数的返回类型、函数的参数、指针类型。

二、整形在内存中的存储

我们之前讲过一个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。

所以数据到底是怎么存储的呢？
所以就给大家介绍一下数据的存储

2.1 原码、反码、补码

计算机中的整数有三种2进制表示方法，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
正数的原、反、补码都相同
负整数的三种表示方法各不相同

原码
直接将数值按照正负数的形式翻译成二进制就可以得到原码。

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反码。

补码
反码+1就得到补码。

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对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码。
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对于这段代码进行分析：

#includeint main()
{int a = 20;
	int b = -10;
	return 0;
}

根据vs2019的调试发现：a在内存中的存储是：14 00 00 00
         发现：b在内存中的存储是： f6 ff ff ff

我们可以看到对于a和b分别存储的是补码。但是我们发现顺序有点不对劲。
这是又为什么？
下面就介绍大小端的知识点。

2.2 大小端介绍

什么大端小端：

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，保存在内存的低地址中；

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,，保存在内存的高地址中。

下面设计一些程序来实现大小端的判断：

思路：
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设计方案一：

#includeint main()
{int a=1;
	//分析：00000000000000000000000000000001 - 正数的原，反，补是一样的
	//写成16进制数字---小端存储：0x 01 00 00 00
	//写成16进制数字---大端存储：0x 00 00 00 01
	//所以：判断机器是大端存储还是小端存储，只需要看第一个数字是1还是0.
	char *p=(char *)&a;
	if(*p==1)
	{printf("小端存储\n");
	}
	else printf("大端存储\n");
	
	
	return 0;
}

图示：
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设计方案二：

#includeint check()
{int i=1;
	return (*(char *)&i);
}

int main()
{	int ret=check();
	
	if(ret==1) printf("小端存储\n");
	else printf("大端存储\n");
	
	return 0;
}

图示：
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三、练习巩固

练习1.

1.
//输出什么？
#includeint main()
{char a= -1;
    signed char b=-1;
    unsigned char c=-1;
    printf("a=%d,b=%d,c=%d",a,b,c);
    return 0;
}

下面就是我的分析：

首先看到了char a=-1;
所以就是：

1.先写出-1的原，反，补
  1000000000000000000000000000001 - 原码
  1111111111111111111111111111110 - 反码
  1111111111111111111111111111111 - 补码

2.放到了char 的类型当中，所以不难想到要进行截断操作
  11111111 - a 

3.发现a是以%d的形式进行打印的：
  所以对a进行整形提升：
  	对于整形提升我又有一些知识想讲：
	  -1.对于有符号数是补符号位.
	  -2.对于无符号数是补0. 
4.所以：1111111111111111111111111111111 - a - 补码
		所以printf 为-1； 
同理：b也一样-1

对于c的分析：
10000000000000000000000000000001 - -1的原码
11111111111111111111111111111110 - -1的反码
11111111111111111111111111111111 - -1的补码
00000000000000000000000011111111 - 截断后按照无符号数
进行整形提升
所以打印就是255

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练习2.

2.
#includeint main()
{char a = -128;
    printf("%u\n",a);
    return 0;
}

下面就是我的分析：

10000000000000000000000010000000
	11111111111111111111111101111111 -128的反码 
	11111111111111111111111110000000 -128的补码
	10000000 - a --截断 
	11111111111111111111111110000000 -整形提升 
答案：4294967168

第三题：

3.
#includeint main()
{char a = 128;
    printf("%u\n",a);
    return 0;
}

下面就是我的分析：

答案与上一个题目一模一样。
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第四道题：

4.
#includeint main()
{int i= -20;
	unsigned  int  j = 10;
	printf("%d\n", i+j);
    return 0;
}

下面就是我的分析：在这里插入图片描述
第五道题：

5.
unsigned int i;
for(i = 9; i >= 0; i--)
{printf("%u\n",i);
}

下面就是我的分析：

无符号数一定大于等于0.

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第六道题目：

6.
int main()
{char a[1000];
    int i;
    for(i=0; i<1000; i++)
   {a[i] = -1-i;
   }
    printf("%d",strlen(a));
    return 0;
}

下面就是我的分析：

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第七道题：

7.
#includeunsigned char i = 0;
int main()
{for(i = 0;i<=255;i++)
   {printf("hello world\n");
   }
    return 0;
}

下面就是我的分析：

unsigned char 类型的范围是0~255所以就是死循环打印。

四、 浮点型在内存中的存储 4.1 浮点数存储规则

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)^S * M * 2^E
(-1)^S表示符号位，当S=0，V为正数；当S=1，V为负数。
M表示有效数字，大于等于1，小于2。
2^E表示指数位。

这里我认为大家可以把浮点数的存储作为一个了解即可，其实目前用处并没有整形用处大

总结

  写到这里，深度剖析数据在内存中的存储算是讲完了，但是奈不住我讲的不好或者同学们没听懂，我的建议是给我提意见或者仔细多看几遍，这样才能学明白数据的内存存储。

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