数据的存储(进阶)上

简介: 笔记

数据类型介绍


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

类型的基本归类:


整形家族:

char            //char'类型的本质是ASCII码值,所以在整形里面

unsigned char

signed char

short

unsigned short [int]

signed short [int]

int

unsigned int

signed int

long

unsigned long [int]

signed long [int]

一般情况下int a,此时a是signed int类型,而char不一样char a,a此时是signed char还是unsigned char这个C语言标准是未定义的,由编译器决定char是signed还是unsigned


浮点型家族

float

double

浮点型家族:只要是表示小数就可以使用浮点型,flaot 的精度低,存储的数值范围较小,double的精度高,存储的数据的范围更大。


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。

1.png

红色框表示函数不需要返回值,蓝色框表示函数不需要参数,但如果我们硬给函数传参,函数会正常运行,只不过是没有接收参数罢了 ,俩个void其实都课省略,但最好不要进行省略


整形在内存中的存储


int a = 20 ;

int b = - 10 ;

我们知道为 a 分配四个字节的空间。 那如何存储? 下来了解下面的概念:


原码、反码、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 ” ,而数值位

正数的原、反、补码都相同。

负整数的三种表示方法各不相同。

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。 在计算机中整形数据以补码的形式进行存储


前面的博客有涉及到原码反码补码的一些知识和二进制下的计算


点这里跳转


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,补码与原码相互转换,其运算过程

是相同的,不需要额外的硬件电路。


原反补转换法则

方法一


一、正整数的原码、反码、补码完全一样,即符号位固定为0,数值位相同


二、负整数的符号位固定为1,由原码变为补码时,规则如下:


     1、原码符号位1不变,整数的每一位二进制数位求反,得到反码


     2、反码符号位1不变,反码数值位最低位加1,得到补码


      补码得原码:补码-1得反码,反码符号位不变其余位取反得原码


方法二


一、正整数的原码、反码、补码完全一样,即符号位固定为0,数值位相同


补码得原码:补码符号位不变其余位按位取反,取反之后得结果+1得到原码


-1和1以补码的形式进行相加, 加完之后为33位,多出一位。然后去掉最高位就得到最终结果的补码

2.png

大小端介绍  


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;

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。

 

3.png4.png

我们在编译器中运行可发现数据是反着存的,为什么要倒着放呢?

5.png

这里如11 22 33 44,其实这些数据在内存中是可以随便放的,但是使用的时候必须得原样拿出,如数据本来是11 22 33 44,存放形式 33 22 11 44,但是使用的时候必须按11 22 33 44使用,即拿出来的时候必须得恢复原样,但是乱序存储过于麻烦,一般选择正序存储或倒序存储


我们把这俩中方式分别称为大端字节序存储和小端字节序存储

6.png

大端字节序存储:


把一个数据的高位字节序的内容存放在低地址处,把低位字节序的内容放在高地址处,就是大端字节序存储。


小端字节序存储:


把一个数据的低位字节序的内容存放在低地址处,把高位字节序的内容放在高地址处,就是小端字节序存储。


一个字节看不出大小端的顺序


为什么有大端和小端:


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。

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。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。

简单来说:一个数据有若干个字节,至于如何在内存中存放,就产生了大小端问题


习题:如何判断当前机器是大端还是小端存储

#include<stdio.h>
int check(int a)
{
  return *(char*)&a;
}
int main()
{
  int a = 1;
  check(a);
  if (check)
    printf("小端存储\n");
  else
    printf("大端存储\n");
  return 0;
}

7.png8.png

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; 
}

有符号的char取值范围-128-127,

其它数字均可按照原码,反码,补码转换规则,算出来,但是10000000不能这样算,直接人为是-128

unsigned char的取值范围是0-255,应为无符号数没有负数

9.png10.png

short类型占俩个字节,也就是16个二进制数字,取值范围在下面

11.png12.png

这里的C为什么是255?看下面图解

13.png14.png

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这样我们就彻底理解了浮点数在内存中的存储规则。还是开头说的,其实这部分内容真的很难考到,学习这些知识更像是一种修炼内功,让我们理解的更加透彻,拓展我们的知识面,如果遇到这样的现象能够去解释,关于素养的这种实际价值就靠自己体会了。好了,以上就是C进阶数据在内存中的存储内容。
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