数据内存在C语言中的存储-创新互联

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前言

一.C语言的基本数据类型介绍

1.1整形家族

编辑

1.2浮点型家族

1.3指针类型

1.4构造类型

1.5空类型void

二.整形在内存中的存储

2.1原码，反码，补码

2.2大小端的介绍

三. 浮点数的存储

3.1举一个例子

3.2浮点数存储规则

3.3解释例题

四.结语：

前言

新年的第一篇博客，记录一下新一年的学习8。

大家都知道数据在计算机中是用二进制进行存储的，一个字节由8位二进制数组成。那数据在C语言存储的细节是怎么样的呢？这篇文章就带大家讨论这个问题。

一.C语言的基本数据类型介绍 1.1整形家族

在windows64位系统中，long long 占8个字节，long占4个字节，int占4个字节，short占2个字节，char占1个字节。

为什么要把char归入整形家族呢？因为字符数据在c语言中本质储存的ASCII码，而ASCII码是整数，所以存储方式与整数一致。

1.2浮点型家族

在windows64位系统中，float占4个字节，double占8个字节。

1.3指针类型

指针类型（当然指针类型不只这些，这里没有列举完），在64位系统下占8个字节，32位系统下占4个字节。

1.4构造类型

这些类型的存储要根据内部的数据类型计算，这里就不做详细描述

1.5空类型void

void表示无类型（空类型）。

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 2.1原码，反码，补码

什么是原码呢？

原码就是整数直接转换成二进制后形成的二进制序列。如下图所示。

因为a是int类型，int类型由4个字节组成，所以它转换成二进制后的源码应该由32位二进制组成。

在C语言的规定中，正整数的原码、反码、补码是相同的。

PS：它是怎么知道正负的呢？在c语言中，数据的原码首位字符代表正负（0为正，-1为负）。

看完了正数的原反补，现在我们来看负数。

负数的原码与整数一样，都是由数字转化为二进制得到，与正数不同的是，它的第一位是1，也就是符号位为1。

它的反码怎么得来呢？

负数的反码由原码转化而来，规则是：符号位不变，其他位依次按位取反得到。补码则是反码加一得到。

但是数据中为什么要存在原码、反码、补码呢？

在计算机系统中，数值一律用补码来表示和存储。原因在于，使用补码，可以将符号位和数值域统一处理；同时，加法和减法也可以统一处理（ CPU 只有加法器）此外，补码与原码相互转换，其运算过程是相同的，不需要额外的硬件电路。原因如下图所示：

我们也可以验证一下，我这里查看的是VS2022中的内存存储。

但是我们看到内存存储的顺序又存在一些问题，它好像是倒着存储的。

这又是什么原因呢？

2.2大小端的介绍

什么是大小端：

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。

PS：0x就是十六进制的意思。

这里我们可以看到数据的存储是倒着存的。

这里的11是低位数据存在低地址处，44是高位数据存在高地址处。

便于记忆可以简单的理解为，小端是倒着存，大端是正着存。

三. 浮点数的存储 3.1举一个例子

为什么会出现这样的情况呢？

3.2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 PS： (-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。这个是什么意思呢？这里举个例子比如5.5可以表示为：(-1)^0*1.011*2^2 这个算式怎么的出来的呢？首先把5.5转化为二进制101.1 再转化成科学计数法表示也就是1.011*2^2

IEEE 754对有效数字M和指数E，还有一些特别规定

因为在浮点数中M永远都是大于等于1小于2的，所以E最前面的1没有必要存储，这样可以多一位精度。

至于指数 E ，情况就比较复杂。首先， E 为一个无符号整数（ unsigned int ）这意味着，如果 E 为 8 位，它的取值范围为 0~255 ；如果 E 为 11 位，它的取值范围为 0~2047 。但是，我们知道，科学计数法中的E 是可以出现负数的，所以 IEEE 754 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 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 。也就说在存储E时要加上127再进行存储。其次就是E如果为全1或者全0

如果E为全一为无穷大（正无穷与负无穷），如果E为全0代表无穷小（无限接近于0）

如果E中有1也有0，那就正常计算即可。

3.3解释例题