目录

1.数据类型的介绍

1.1 类型的基本归类

2.整型在内存中的存储

2.1原码、反码、补码

2.2大小端介绍

几道有趣的题目

3.浮点数在内存中的存储

3.1引例

3.2浮点数存储规则

正文

1.数据类型的介绍

目前我们已经学习了基本的内置类型：

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

以及他们所占存储空间的大小。

那么分这么多种的类型有何意义呢？

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

1.1 类型的基本归类

整型家族

char
        unsigned char
        signed char
short
        unsigned short [int]
        signed short [int]
int
        unsigned int
        signed int
long
        unsigned long [int]
        signed long [int]

浮点数家族

float
double

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。

2.整型在内存中的存储

我们之前讲过一个变量的创建是要在内存中开辟空间的。空间的大小是根据不同的类型而决定的。

       那接下来我们谈谈数据在所开辟内存中到底是如何存储的？

比如：

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：

2.1原码、反码、补码

计算机中的整数有三种表示方法，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

负整数的三种表示方法各不相同。

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，其他位依次按位取反就可以得到了。

补码

反码 +1 就得到补码。

正数的原、反、补码都相同。

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，补码与原码相互转换，其运算过程是相同的，不需要额外的硬件电路。

我们看看在内存中的存储：

我们可以看到对于a和b分别存储的是补码。但是我们发现顺序有点不对劲。

通过我们刚刚的分析。-10在存储的时候应该是FFFFFFF6，而为什么我们看到的几乎是逆序的F6FFFFFF呢？（F与f相同，这里不必计较）

此处我们还需继续了解一下大小端。

2.2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。

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8bit。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。

百度2015年系统工程师笔试题：

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）

提示：巧妙运用位操作符

答案如下：

#include <stdio.h>
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;
}

几道有趣的题目

1.
//输出什么？
#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;
}

2.
#include <stdio.h>
int main()
{
  char a = -128;
  printf("%u\n", a);
  return 0;
}

3.
#include <stdio.h>
int main()
{
  char a = 128;
  printf("%u\n", a);
  return 0;
}

不会做的小伙伴可以私信我~

3.浮点数在内存中的存储

常见的浮点数：

3.14159

1E10

浮点数家族包括： float、double、long double 类型。

3.1引例

#include<stdio.h>
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;
}

我们先猜一猜结果

输出如下：

既然心存疑惑那就跟着我一起看看浮点数的存储规则吧。

3.2浮点数存储规则

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？

要理解这个结果，一定要搞懂浮点数在计算机内部的表示方法。

详细解读：

根据国际标准IEEE（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，大于等于1，小于2。
2^E表示指数位。

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（单精度），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 。

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。

然后，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 （ 1/2 ）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=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:
0  01111110  00000000000000000000000

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。

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 ）；

好了，关于浮点数的表示规则，就说到这里。

解释前面的题目：

下面，让我们回到一开始的问题：为什么 0x00000009 还原成浮点数，就成了 0.000000 ？

首先，将 0x00000009 拆分，得到第一位符号位 s=0 ，后面 8 位的指数 E=00000000 ，最后 23 位有

效数字M=000 0000 0000 0000 0000 1001。

9 -> 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001

由于指数 E 全为 0 ，所以符合上一节的第二种情况。因此，浮点数 V 就写成：

V=( - 1)^0 × 0.00000000000000000001001×2^( - 126)=1.001×2^( - 146)

显然， V 是一个很小的接近于 0 的正数，所以用十进制小数表示就是 0.000000 。

再看例题的第二部分。

请问浮点数 9.0 ，如何用二进制表示？还原成十进制又是多少？

首先，浮点数9.0 等于二进制的 1001.0 ，即 1.001×2^3。

9.0 -> 1001.0 -> ( - 1 ) ^0  1 . 001  2 ^3 -> s = 0 , M = 1.001 , E = 3 + 127 = 130

那么，第一位的符号位 s=0 ，有效数字 M 等于 001 后面再加 20 个 0 ，凑满 23 位，指数 E 等于

3+127=130 ，即10000010 。

所以，写成二进制形式，应该是 s+E+M ，即

0 10000010 001 0000 0000 0000 0000 0000

这个32位的二进制数，还原成十进制，正是 1091567616 。

本章完！