C语言 数据的存储
初学C语言者 人气:0前言
本文开始学习C语言进阶的内容了,进阶内容,是在基础阶段的内容上进行拓展,有的知识点,在基础阶段也已经学过。在进阶内容中,将从更深层次的角度去理解学习,本文主要内容包括:
- 数据类型详细介绍
- 整形在内存中的存储:原码、反码、补码
- 大小端字节序介绍及判断
- 浮点型在内存中的存储解析
1、数据类型介绍
在基础阶段已经学习了基本的类型和存储空间的大小。
知道了使用某个类型开辟内存空间的大小(大小决定了使用范围)。
char //字符数据类型
short //短整型
int //整形
long //长整型
long long //更长的整形
float //单精度浮点数
double //双精度浮点数
类型的基本归类
整形家族
char
unsigned char//无符号
signed char//有符号
short
unsigned short [int]//无符号
signed short [int]//有符号
int
unsigned int//无符号
signed int//有符号
long
unsigned long [int]//无符号
signed long [int]//有符号
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 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
2、整形在内存中的存储
一个变量的创建是要在内存中开辟空间的。空间的大小是根据变量的类型而决定的
//举例 int a = 20; int b = -10;
int 为整形,占用4个字节,下面将具体分析变量 a 的数值20 在内存空间中是如何分配的
2.1 原码、反码、补码
计算机中的整数有三种表示方法,即原码、反码和补码:
- 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
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”
- 正整数数的原、反、补码都相同
- 负整数的三种表示方法各不相同
注意,整数存放在内存中的是补码,操作符的对象都是补码,最后打印的是原码。
举例说明数值的原码、反码、补码,
// int main() { int a = 10;//正数 00000000 00000000 00000000 00001010 原码 00000000 00000000 00000000 00001010 反码 00000000 00000000 00000000 00001010 补码 a在内存中的存储形式 00 00 00 0a int b = -10;//负数 10000000 00000000 00000000 00001010 原码 11111111 11111111 11111111 11110101 反码 11111111 11111111 11111111 11110110 补码=反码+1 b在内存中存储的数值 ff ff ff f6 return 0; }
a的数值在内存中的存储形式:
b的数值在内存中的存储形式:
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;
由于CPU只有加法器,加法和减法也可以统一处理,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。
下面将举例说明,数据在内存中的操作是运用补码而不是原码的:
int main()使用补码计算,打印的是原码 { 1-1//CPU只有加法器 1+(-1) 第一步: 00000000 00000000 00000000 00000001 1补码 第二步: 10000000 00000000 00000000 00000001 -1原码 11111111 11111111 11111111 11111110 -1反码 11111111 11111111 11111111 11111111 -1补码 第三步:补码相加 00000000 00000000 00000000 00000001 1补码 11111111 11111111 11111111 11111111 -1补码 结果是33位,超出范围 100000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 截断32位为0 如果使用原码计算,结果是错误的 00000000000000000000000000000001 1补码 10000000000000000000000000000001 -1原码 10000000000000000000000000000010 -2 }
2.2 大小端介绍
2.2.1 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
2.2.2 大端和小端意义
- 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8 bit的char之外,还有16 bit的short型,32 bit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何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
举例说明大小端,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
- 对于小端模式,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。
int main() { int a = 0x11223344; return 0; }
低字节0x44挡在低地址中,因此是小端模式:
2.2.3 写程序判断字节序
设计一个小程序来判断当前机器的字节序
int checksys() { int a = 1;//00 00 00 01 char* ch = (char*)&a;//char* 截断字节,指针指向低地址数据 return *ch;//解引用,返回低地址数据 //return *(char*)&a;//上面两行代码也可写成一行代码 } int main() { int a = checksys(); if (a==1)//如果低地址保存的数据是1,即0x01,就是低字节 { printf("小端\n"); } else { printf("大端\n"); } return 0; }
总结
数据的存储的学习还没有结束。
下一篇内容继续学习数据的存储相关的知识点。
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