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C语言数据在内存的存储 关于C语言中数据在内存中的存储详解

森明帮大于黑虎帮 人气:0
想了解关于C语言中数据在内存中的存储详解的相关内容吗,森明帮大于黑虎帮在本文为您仔细讲解C语言数据在内存的存储的相关知识和一些Code实例,欢迎阅读和指正,我们先划重点:c语言内存的存储方式,下面大家一起来学习吧。

前言

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

1.类型的基本归类

1.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]

2.浮点型家族

float
double

3.构造类型

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

4.指针类型

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

5.空类型

void 表示空类型(无类型)
通常应用于函数的返回类型、函数的参数、指针类型

二、整型在内存中的存储

1.原码、反码、补码

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。

代码如下:

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS   1
#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = 20;                //00000000 00000000 00000000 00010100  20的原码、反码、补码相同

	int b = -10;               //10000000 00000000 00000000 00001010  10的原码
    printf("%d\n", a + b);     //11111111 11111111 11111111 11110101  10的反码

	return 0;                  //11111111 11111111 11111111 11110110  10的补码
}                              //00000000 00000000 00000000 00010100  20的补码
                              //100000000 00000000 00000000 00001010  两者相加,因为int只有32位丢掉最前面的

2.内存中怎样存储


3.大小端字节序

1.大端小端的概念

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。

2.大小端字节序的由来

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。

3.判断系统是大端还是小端

代码如下:

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS   1
#include<stdio.h>
int FindKey(int i)
{
	return *(char*)&i;
}
int main()
{
	int i = 1;
	int ret = FindKey(i);
	if (ret == 1)
	{
		printf("小端!\n");
	}
	else
	{
		printf("大端!\n");
	}
	return 0;
}

4.整形存储的典型例题

代码如下:

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS   1
#include<stdio.h>
int main()
{
	char a = -1;                              //10000000 00000000 00000000 000000001  -1的原码
	signed char b = -1;                       //11111111 11111111 11111111 111111110  -1的反码
	unsigned char c = -1;                     //11111111 11111111 11111111 111111111  -1的补码
	printf("a=%d,b=%d,c=%d", a, b, c);        //因为a是字符类型,所以发生截断 111111111
	return 0;                                 //%d打印十进制,所以发生整形提升,按符号位来提升
}                                             //11111111 11111111 11111111 11111111  -1的补码,所以原码为-1
                                              //对于unsigned char来说      11111111 中1不是符号位所以高位补0
                                              //00000000 00000000 00000000 11111111 所以为正数,原、反、补相同为255

代码如下:

int main()
{
	char a = -128;                           //10000000 00000000 00000000 10000000  128的原码
	printf("%u\n", a);                       //11111111 11111111 11111111 01111111  128的反码
}                                            //11111111 11111111 11111111 10000000  128的补码
                                             //因为a是字符类型,所以发生截断 10000000 a的值
                                             //%u是打印无符号整形,所以发成整形提升
                                             //11111111 11111111 11111111 10000000
                                             //%u是无符号整形,所以原码、反码、补码相同

代码如下:

int main()
{
	char a = 128;                           //00000000 00000000 00000000 10000000  128的原码 
	printf("%u\n", a);                      //01111111 11111111 11111111 01111111  128的反码
}                                           //01111111 11111111 11111111 10000000  128的补码
                                            //因为a是char类型,所以发生截断 10000000 -a
                                            //%u是打印无符号整形,所以发生整形提升,因为是char类型,所以高位是符号位
                                            //11111111 11111111 11111111 100000000 
                                            //%u是无符号整形,所以原码、反码、补码相同

代码如下:

int main()
{
	int i = -20;                            //10000000 00000000 00000000 00010100  -20的原码
	unsigned int j = 10;                    //11111111 11111111 11111111 11101011  -20的反码
	printf("%d\n", i + j);                  //11111111 11111111 11111111 11101100  -20的补码
}                                           //00000000 00000000 00000000 00001010  10的原码、反码、补码
                                            //11111111 11111111 11111111 11110110  相加为补码
                                            //11111111 11111111 11111111 11110101   反码
                                            //10000000 00000000 00000000 00001010   补码  为-10

代码如下:

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS   1
#include<stdio.h>
#include<Windows.h>
int main()
{
	unsigned int i = 0;           //此时打印完9 8 7 6 5 4 3 2 1 0减减为-1是无符号在内存中补码是全部为1,i恒大于0
	for (i = 9; i >= 0; i--)
	{
		printf("%u \n", i);
		Sleep(1000);
	}
	return 0;
}

代码如下:

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS   1
#include<stdio.h>
#include<Windows.h>
int main()
{
	unsigned int i = 0;           //此时打印完9 8 7 6 5 4 3 2 1 0减减为-1是无符号在内存中补码是全部为1,i恒大于0
	for (i = 9; i >= 0; i--)
	{
		printf("%u \n", i);
		Sleep(1000);
	}
	return 0;
}

代码如下:

unsigned char i = 0;
int main()    
{
	for (i = 0; i <= 255; i++)     //死循环的打印bit,因为unsigned char取值范围是0-255,所以for循环永远成立
	{    
		printf("bit\n");
	}
	return 0;
}

三、浮点型在内存中的存储

1.浮点型怎么存储

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
(-1)^s表示符号位,当s=0,V为正数;当s=1,V为负数。
2.M表示有效数字,大于等于1,小于2。
3.2^E表示指数位。
举例来说: 十进制的5.0,写成二进制是 101.0 ,相当于 1.01×2^2 。 那么,按照上面V的格式,可以得出s=0,M=1.01,E=2。
十进制的-5.0,写成二进制是 -101.0 ,相当于 -1.01×2^2 。那么,s=1,M=1.01,E=2。
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

2.浮点型存储例题

代码如下:

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS   1
#include<stdio.h>
int main()
{
	int n = 9;
	float* pFloat = (float*)&n;
	printf("n的值为:%d\n", n);
	printf("*pFloat的值为:%f\n", *pFloat);

	*pFloat = 9.0;
	printf("num的值为:%d\n", n);
	printf("*pFloat的值为:%f\n", *pFloat);
	return 0;
}

总结

以上就是今天要讲的内容,本文仅仅简单介绍了数据整形和浮点型在内存中的存储,了解这个更能令我们了解数据怎么在内存中存储。另外,如果上述有任何问题,请懂哥指教,不过没关系,主要是自己能坚持,更希望有一起学习的同学可以帮我指正,但是如果可以请温柔一点跟我讲,爱与和平是永远的主题,爱各位了。

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