一、整数在内存中的存储
在讲解操作符的时候，我们就讲过了下面的内容：
整数的2进制表示方法有三种，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”，而数值位最
高位的一位是被当做符号位，剩余的都是数值位。
正整数的原、反、补码都相同。
负整数的三种表示方法各不相同。如图：
原码：直接将数值按照正负数的形式翻译成二进制得到的就是原码。
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。
对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码
二、大小端字节序和字节序判断
大端（存储）模式：是指数据的低位字节内容保存在内存的高地址处，而数据的高位字节内容，保存在内存的低地址处。
小端（存储）模式：是指数据的低位字节内容保存在内存的低地址处，而数据的高位字节内容，保存在内存的高地址处。
根据此图判断此时机器为小端，因为44作为低字节内容（按顺序排在最后）应放在低地址处。
2.1为什么有大小端?
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 位，但是在C语言中除了8 bit 的 char 之外，还有16 bit （2个字节）的 short 型，32 bit （4个字节）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。
2.2请简述大端字节序和小端字节序的概念，设计一个小程序来判断当前机器的字节序。（10分）-百度笔试题
方法一（char*强制类型转换）：
int check_sys() { int i = 1; return (*(char*)&i); } int main() { int ret = check_sys(); if (ret == 1) { printf("小端\n"); } else { printf("大端\n"); } return 0; }
- int i = 1; 定义了一个整数 i 并赋值为1。在内存中，整数通常占用4个字节（这取决于系统，但在这里我们假设为4字节）。如果系统是小端的，这四个字节的存储形式将是 01 00 00 00。如果是大端的，存储形式将是 00 00 00 01
- return ((char)&i); 这行代码做了以下操作：
1、&i: 获取 i 的地址。
2、(char*)&i: 将 i 的地址转换为 char 指针。由于 char 是1字节的，我们可以通过 char 指针来 访问整数的每一个字节。
3、(char)&i: 通过 char 指针解引用，获取整数的第一个字节。
- 如果系统是小端的，那么整数的第一个字节将是 1（或者 01 in hex）。如果是大端的，那么整数的第一个字节将是 0（或者 00 in hex）。
- 在 main() 函数中，根据 ret 的值（即整数的第一个字节）判断系统是大端还是小端，并打印相应的结果。
方法二（联合体）
若想了解更多联合体的知识，请见拙作：
返回1是小端，返回0是大端
如果系统是小端的，那么在内存中存储这个整数的最低字节（也就是字节 c）将会是1，因为最低字节存储在最低的内存地址处。而如果系统是大端的，那么最低有效字节将会是0。
int check_sys() { union { int i; char c; }un; un.i = 1; return un.c; } int main() { int ret = check_sys(); if (ret == 1) { printf("小端\n"); } else { printf("大端\n"); } return 0; }
2.3unsign打印负数
int main() { char a = -128; //10000000000000000000000010000000 //11111111111111111111111101111111 //11111111111111111111111110000000 //10000000 - a //打印时发生整型提升 //11111111111111111111111110000000 //sign char 的取值范围:-128~127 //unsigned char的取值范围:0~255 printf("%u\n", a);//4,294,967,168 //%u是十进制的形式打印无符号的整数 return 0; }
char类型存储的顺序如下：
2.4下列代码打印的结果
int main() { char a[1000]; int i; for (i = 0; i < 1000; i++) { a[i] = -1 - i; } printf("%d", strlen(a));//255 return 0; }
- char的范围：-128~127
- a[1]~a[1000]的值规律如下：
-1 -2 -3 ...... -128 127 126 125 ...... 5 4 3 2 1 0 -1 -2 ...... -128 127 126 ......5 4 3 2 1…… - strlen求字符串长度找的是\0，\0的ASCII码值是0，其实找的就是0，所以到0就终止
- 所以strlen计算的长度为：128+127 = 255
2.5下面代码的输出结果
int main() { int a[4] = { 1, 2, 3, 4 }; //小端环境 int* ptr1 = (int*)(&a + 1); int* ptr2 = (int*)((int)a + 1); printf("%x" ,ptr1[-1]); printf("%x", *ptr2); return 0; }
ptr1[-1]--> *(ptr1 - 1)-->*((&a+1) - 1)-->4 ，即a的最后一个元素
若要了解更多指针的知识，请见拙作：
三、浮点数在内存中的存储
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位存储符号位S，接着的8位存储指数E，剩下的23位存储有效数字M
int main() { int n = 9; float* pFloat = (float*)&n;//int* printf("n的值为：%d\n", n);//9 printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat);//0.000000 *pFloat = 9.0; printf("num的值为：%d\n", n);//1091567616 printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat);//9.000000 return 0; }
- 创建了一个浮点数指针 pFloat 并将其指向 n 的内存地址。此时，pFloat 指向的内存中存储的是一个整数值 9。
- 通过 pFloat 打印该值时，由于 pFloat 是一个浮点数指针，所以它会尝试将内存中的值解释为浮点数。在大多数系统上，整数 9 和浮点数 9.0 在内存中的表示是不同的。
- 接下来，你通过 pFloat 将该内存位置的值设置为 9.0。这意味着你现在改变了原来存储整数 9 的内存，使其现在包含一个浮点数的表示。
- 再次尝试打印整数 n 的值时，它会尝试将内存中的浮点数表示解释为一个整数。这就是为什么你得到了一个奇怪的数字 1091567616（这个数字是 9.0 的 IEEE 754 单精度表示形式解释为整数时的结果）。
- 而当打印 *pFloat 的值时，它正确地显示为 9.0。
3.1 浮点数存的过程
但是因为存储有可能会改变原先的值。
10: 5.5
2: 101.1
科学计数法：1.011 * 2^2
(-1)^0 *1.011 *2^2
S = 0
E = 2
M = 1.011
int main() { float f = 99.7f; printf("%f\n", f); // //0 10000001 01100000000000000000000 //0x40 B0 00 00 //1.01100000000000000000000 *2^2 return 0; }
IEEE 754 对有效数字M和指数E，还有一些特别规定。
前面说过， 1≤M<2 ，也就是说，M可以写成 1.xxxxxx 的形式，其中 xxxxxx 表示小数部分。
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xxxxxx部分。比如保存1.01的时候，只保存01，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。以32位浮点数为例，留给M只有23位，将第一位的1舍去以后，等于可以保存24位有效数字。
至于指数E，情况就比较复杂
首先，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IEEE 754规定，存入内存时E的真实值必须再加上一个中间数，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。比如，2^10的E是10，所以保存成32位浮点数时，必须保存成10+127=137，即10001001。
3.2 浮点数取的过程
指数E从内存中取出还可以再分成三种情况：
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前加上第一位的1。
比如：0.5 的二进制形式为0.1，由于规定正数部分必须为1，即将小数点右移1位，则为1.0*2^(-1)，其
阶码为-1+127(中间值)=126，表示为01111110，而尾数1.0去掉整数部分为0，补齐0到23位
00000000000000000000000，则其二进制表示形式为:
1 0 01111110 00000000000000000000000
（以下两种了解便可）
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。
1 0 00000000 00100000000000000000000
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）；
1 0 11111111 00010000000000000000000
好了，关于浮点数的表示规则，就说到这里。
今天就先到这里了！！！
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