目录
前言
一数据类型
类型归类
二整形在内存中的存储
原反补码
大小端
相关练习题
三浮点数在内存中的储存
浮点数储存规则
前言
只有取学习数据在内存中的存储,我们在以后才能定义好(用好)各种类型的数据!
一数据类型
前面我们已经学习了基本的内置类型,和它们所占存储空间的大小。
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
类型归类
整形家族
char //== (默认是) signed char?这个C语言没规定//为什么char被归为整行家族? 因为字符在内存储存时按照ASCALL码来的!unsigned charsigned charshortunsigned short [int]signed short [int]int //== (默认是) signed intunsigned intsigned intlongunsigned long [int]signed long [int]
浮点数家族
floatdouble
构造家族(后面学)
数组类型结构体类型 struct枚举类型 enum联合类型
指针家族
int *pi;char *pc;float* pf;void* pv;
空家族
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,它的大小是根据不同的类型而决定的
那如何储存?
原反补码
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”;
正数的原、反、补码都相同;
负数需要从原码转成补码~
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。
对于一个整形来说:数据存放内存中其实存放的是补码
为什么??
原因在于,使用补码,可以将符号位和数值域统一处理;(如1+ (-1) 是就不用担心符号位要不要加的问题:-1转成补码后与1相加结果有33位,第一位(1)符号位丢弃就是答案0)
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
但在内存中我们发现:存的顺序有点不对劲,怎么是倒着存的??
大小端
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;(低高高低) 数据的低位和高位是从bit位从右向左(从低到高)来看的
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。(低低高高)
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8 bit。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。在我看来,这就只不过定了一个规矩:下次从内存中拿字节时知道怎么拿出来而已~
设计一个小程序来判断当前机器的字节序
#include<stdio.h>int check_sys(int i)
{char* p = (char*)&i;//(char)i 这时不对的:这只是对值进行转化!return *p;
}int main()
{if (check_sys(1)) printf("小端\n");else printf("大端\n");return 0;
}
相关练习题
#include <stdio.h>
int main()
{char a= -1;signed char b=-1;unsigned char c=-1;printf("a=%d,b=%d,c=%d",a,b,c);return 0;
}
#include <stdio.h>
int main()
{char a = -128;char b = 128;printf("%u\n",a);printf("%u\n",b);return 0;
}
#include<stdio.h>int main()
{int i= -20;unsigned int j = 10;printf("%d\n", i+j);return 0;
}
int main()
{char a[1000];int i;for (i = 0; i < 1000; i++){a[i] = -1 - i;}printf("%d", strlen(a));return 0;
}
三浮点数在内存中的储存
以一段代码来引出接下来的内容:
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;
}
以上运行结果是什么呢??
对结果是不是感到很奇怪:
num 和 *pFloat 在内存中明明是同一个数,为什么浮点数和整数的解读结果会差别这么大?
接下来我们来介绍浮点数的储存规则
浮点数储存规则
根据国际标准IEE(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:范围大于等于1,小于2;
2^E 表示指数位
例如:
十进制的5.0,写成二进制是 101.0 ,相当于 (-1)^ 0 * 1.01 * 2^2 。那么,按照上面V的格式得出:
S=0,M=1.01,E=2
而这些数跟浮点数储存有什么关系呢?
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
对于有效数字M:
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,只保存后面的小数点后面的数;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,在内存中可以多出来1位表达
对于指数E:
首先规定了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! 所以在存入内存时E的真实值必须再加上一个中间数进行'矫正'; 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
那究竟在内存中是不是这样呢?我们用一个例子要演示下:
而E从内存中取出来时分三种情况:
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前补上第一位的1;
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)
有了上面的铺垫,在来解释开头的代码,此时应该就能理解啦
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