深度剖析数据在内存中的存储(超详细版){上}

简介: 深度剖析数据在内存中的存储(超详细版)

💕"痛苦难以避免,而磨难可以选择。"-->村上春树💕

作者:Mylvzi

文章主要内容:数据在内存中的存储

前言:数据在计算机中的存储

       数据在计算机中的存储位置不同,但大致可以分为以下几个空间

读者只需了解数据在计算机中的存储有这五种位置即可,我们今天详细讲解的是数据在内存中的存储,而数据在内存中的存储又大致可以分为三个部分,请看图:

正文:

1.详解数据类型

       我们已经学过C语言中基本的内置数据类型,这些数据类型都是C语言规定好的,具有不可改动性。如:

注意:C语言规定sizeof(long)>=sizeof(int)

     

       除了C语言规定的基本内置数据类型外,还有其他许多数据类型,下面对这些数据类型进行归类:

浅浅解释一下void*数据类型:

int main()
{
/*  void*叫做通用指针类型,可以存储任意数据类型的地址,无需进行强制类型转换*/
  int a = 10;
  void* vp = &a;//void*可以存储任意数据类型的地址
  int* ip = (int*)vp;//使用int*类型的指针变量来获取void*指针所指向数据的内存空间
  printf("%d\n", *ip);//打印10
  return 0;
}

补充:在整型数据中我们不仅要了解其分类,还要了解每个数据类型对应的数据范围(可在头文件中查看),下面以char类型数据来详细讲解下如何求得相应的数据范围

2.整型数据在内存中的存储:原码,反码,补码

       我们知道变量的存储是要在内存中开辟空间的,开辟空间的大小取决于相应的数据类型,例如:

char b =a;  创建变量b,数据类型是char,所以向内存申请1个字节的空间  

int a =-20;  创建变量a,数据类型是int,所以向内存申请4个字节的空间

double c =3.14;  创建变量c,数据类型是double,所以向内存申请8个字节的空间

       我们还知道,数据在内存中的存储是以二进制的形式进行存储,那么对于我们最熟悉的整形数据来说,他在内存中是如何存储的呢?要了解整形数据的存储,需要知道整型数据的三个二进制形式:原码,反码,补码;(以下内容均是在32位机器下)

基本概念

       三种表示方法都有符号位(二进制序列首元素)和数值位,规定0为正,1为负,对于正数来说其原码,反码,补码均相同,而负数的原码,反码,补码需要通过一定变形获得

原码:一个数对应的二进制序列   如:-15->10000000000000000000000000001111

反码:原码除符号位外其他位按位取反 如:-15的反码:11111111111111111111111111110000

补码:反码+1=补码  如:-15的补码:11111111111111111111111111110001

通过代码验证-15的补码:关于更多有关二进制序列的代码请看:https://mp.csdn.net/mp_blog/creation/editor/130634692

      通过上述代码我们可以发现,-15在内存中的存储是通过其补码存储的,整型数据的二进制形式有三种,为什么要使用补码呢,为什么不能直接使用原码?原因在于原码在计算过程中存在缺陷:

        现在我们知道,整型数据是以补码的形式来存储和表示的,使用补码可以将符号位和数值域统一处理;同时,又因为cpu只能处理加法,补码和原码互相转换,使的计算机不需要额外的硬件电路。(不得不感概科学家的智慧,能想出补码这种形式来解决问题,respect!)

补码与反码的转换:(补码到原码有两种方式见图)

3.大端,小端的介绍以及字节序

      一个奇怪的现象:

int main()
{
  int a = 0x11223344;//创建一个整型变量a
  printf("%d", a);
  return 0;
}

       观察a的内存:(补充一下:将a设置为16进制数是因为数据在内存中存储是二进制,但是是以16进制表示的,将a设置为16进制数便于我们观察他在内存中存储的情况)

        我们发现,a在内存中存储的时候好像是“倒过来”存储的,那为什么会这样呢?其实这是一种小端的字节序存储,是数据存储方式的一种,下面详细介绍大端字节序存储和小端字节序存储:

实际上,之所以有大小端之分就是因为在数据存储时我们要考虑多字节数据存储的一个顺序(所以,对于只有一个字节的char型变量来说,不存在存储顺序的问题)

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。

深度剖析数据在内存中的存储(超详细版){下}+https://developer.aliyun.com/article/1413427

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