C语言之数据的存储一

简介: C语言之数据的存储一

C语言类型:

1:内置类型:char,short,int,long,long long,float,double 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 2:自定义类型

类型的基本分类:

整形家族:

char: unsigned char(无符号字符) signed char (有符号字符)

怎么理解有符号和无符号呢?

举例:


既然无符号字符的最高位并不表示正负号,那么它能表示的范围就会更大一些,当最高位是1的时候,有符号字符型认为它是负号,而无符号字符型将他视它为普通的二进制位。


注:无符号字符表示的范围是0-255,有符号字符型表示的范围是-128–127


short: unsigned short [int] signed short [int]注:这里的int写不写都不会有影响。


举例:

#include<stdio.h>
int main()
{
  short a = 10;
  short int f = 10;
  printf("%d\n", a);
  printf("%d", f);
  return 0;
}
10
10

int: unsigned int 、signed int 注:这里的int不能进行省略

long: unsigned long [int] 、signed long [int]注:这里的int也可以省略

浮点型家族

float(单精度浮点型) double(双精度浮点型)

构造类型(自定义类型):数组类型,结构体类型(struct),枚举类型(enum),联合类型(union)

以数组为例举例:

int arr[10] = {0};//定义数组名为arr的数组
  int[10];//去掉数组名,则为数组类型,这里int表示数组的类型,其中存放10个整形数据
  char arr[10] = { 0 };//定义数组名为arr的数组
  char[10];//去掉数组名,则为数组类型,这里char表示数组的类型,其中存放10个字符型数据

以结构体类型举例:结构体成员发生变化,则结构体类型发生变化

struct student
{
  char name[20];
  int age;
  char address[100];
};

以枚举类型举例:

enum person
{
  name,
  color,
  age,
  number
};

以联合类型举例:

union student {
  char name[20];
  int age;
  char number[20];
};

指针类型(大小都是4/8个字节);

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。

以函数的返回类型举例:适用于只需要该函数解决某些问题,而不需要给主函数返回值时

#include<stdio.h>
void test()
{
  printf("hello,c语言");
}
int main()
{
  test();
  return 0;
}

以函数的参数进行举例:当我们需要让某一函数为无参数函数时,则可在形参处直接写void,表示该函数为无参函数。

#include<stdio.h>
void test(void)
{
  printf("hello,c语言");
}
int main()
{
  test(100);
  return 0;
}

以函数指针类型进行举例:void*类型的指针和普通指针的内存大小是一样的,其不同点在于,它只是包含地址信息,而其他普通的指针不仅包含地址信息,还包含类型信息。

int arr[10] = { 0,1,2,3,4,5,6 };
void* pv = arr;

整形在内存中的存储:

int a=10;
int b=-20;

我们知道a分配四个字节的空间,那如何储存呢?

下来了解下面的概念:

原码,反码,补码:

计算机中有符号数(整形),有三种表示方法,即原码,反码,补码。

三种表示方法均有符号位(最高位)和数值两部分,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。此外计算机中无符号数(整形),也有三种表示方法,即原码,反码,补码,只不过这三种表现形式都相同。

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,其他依次按位取反就可以得到了。 补码:

反码+1得到补码

举例:

int a = 20;//四个字节。8个比特位
  //00000000000000000000000000000010100--原码
  //00000000000000000000000000000010100--反码
  //000000000000000000000000000 0001 0100--补码
  int b = -10;
  //10000000000000000000000000000001010--原码
  //11111111111111111111111111111110101--反码(原码符号位不变,其他位按位取反)
  //11111111111111111111111111111110110--补码(反码加1)
通过查看变量在内存中的存储方式:

&a得到a的地址:0x 00 00 14

&b得到b的地址:0x ff ff f6


对于整形来说:数据存放内存中其实存放的是补码。

为什么呢?

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,补码与原码互相转换,其运算过程是相同的,不需要额外的硬件电路。

举例:

1+(-1)的数学运算结果是0,无论是通过将1和-1的原码还是反码进行相加都无法的到0,只有将两者的补码进行相加才能得到0

//1+(-1)
//1的原码: 00000000000000000000000000000001
//1的反码: 00000000000000000000000000000001
//1的补码: 00000000000000000000000000000001
//-1的原码:10000000000000000000000000000001
//-1的反码:11111111111111111111111111111110
//-1的补码:11111111111111111111111111111111

我们可以看到对于a和b分别存储的是补码,但是我们发现字节存放的顺序有点不对劲,这又是为什么?

下面我们再介绍一个概念,什么叫大端小端:


大端(存储)模式【大端字节序存储模式】: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【小端字节存储模式】: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。


举例:

假设有一个地址为0x 11 22 33 44,存储方式可以为11 22 33 44/44 33 22 11/11 44 33 22/22 33 44 11等多种,但除了倒序存放和正序存放之外,其他存放模式是不建议的,原因是,你将该数存储之后下,下次使用的时候需要将该数还原到它原来的大小,如果是没有规律的存放会增加还原的难度。因此我们采用大端存储/小端存储模式

举例:


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×,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。

那么我们如何通过编写程序来判断当前的机器是大端还是小端呢?

我们先来分析一下这个问题:

假设变量变量a的值为一,那么它用16进制表示就是0x000001,再结合大小端存储模式的使用规则,如果该数为大端存储模式,则存储方式为00 00 01

如果该数为小端存储模式,则存储方式为01 00 00,所以我们只需要通过程序实现将该数的一个字节拿出,那么怎么实现拿出一个字节呢?

这就需要用到我们之前学到的指针类型的意义:


1:指针类型决定了指针解引用操作符能访问几个字节,charp,p访问了一个字节,intp,p访问了四个字节,doublep,p访问了8个字节

2:指针类型决定了指针+1,-1,加的或者减的是几个字节;charp;p+1,跳过一个字符,intp;p+1,跳过一个整型–四个字节

代码如下:

#include<stdio.h>
int check()
{   
  int a = 1;
  char* p = (char*) & a;
  return *p;//返回1,小端,返回0,大端
}
int main()
{
  int ret = check();
  if (ret == 1)
  {
    printf("小端");
  }
  else
  {
    printf("大端");
  }
}
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