【学习笔记之我要C】数据存储

简介: 【学习笔记之我要C】数据存储

一、数据类型回顾

 char           //字符数据类型
 short          //短整型
 int            //整型
 long           //长整型
 long long      //更长的整型
 float          //单精度浮点数
 double         //双精度浮点数

1、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、类型的基本归类

  2.1整型类

 char           //字符数据类型
 short          //短整型
 int            //整型
 long           //长整型
 long long      //更长的整型

 2.2浮点数类

float          //单精度浮点数
 double         //双精度浮点数

 2.3构造类型(自定义类型)

结构体类型struct
数组类型
枚举类型enum
联合体类型union

 2.4指针类型

int* pi;
char* pc;
float* pf;

 2.5空类型void

函数返回类型void
函数参数
指针

二、在内存中的存储

  数据在内存中以二进制的形式存储;

 1、整数类型在内存中的存储

  1.1原码、反码、补码

整数二进制有三种表现形式:原码、反码、补码

 正整数:原反补码相同;

 负整数:原反补码需要计算;

 按照数据直接写出来的二进制序列就是原码;

 原码符号位不变,其余位取反就是反码;

 在反码的基础上加1就是补码;

 整数在内存中存储的是补码。

为什么要用补码存储?

  因为计算机的CPU中是只有加法的,如果要进行减法,就是看做一个数加一个负数。

int main() {
  int a = 1 - 1;
  //实际算的是1+(-1)
  //如果按原码进行计算
  //00000000 00000000 00000000 00000001 - 1
  //10000000 00000000 00000000 00000001 - -1
  //10000000 00000000 00000000 00000010 - 计算结果为-2
  //反码计算
  //00000000 00000000 00000000 00000001 - 1,正数原反补相同
  //10000000 00000000 00000000 00000001 - -1原码
  //11111111 11111111 11111111 11111110 - -1反码
  //11111111 11111111 11111111 11111111 - -1补码
  //00000000 00000000 00000000 00000000 - 计算结果为0
  return 0;
}

2、大端字节序和小端字节序

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。

 为什么会有大小端模式之分呢?

 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,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进行字节排序的问题。因此就导致了大端存储模式和小端存储模式。

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  如何判断当前机器是大端存储还是小端存储?

int main() {
  int a = 1;
  char* p = (char*)&a;
  if (1 == *p) {
    printf("小端");
  }
  else {
    printf("大端");
  }
  return 0;
}

 3、浮点数类型在内存中的存储

  浮点数类型依照国际标准IEEE(电气和电子工程协会)754存储。

国际标准IEEE(电气和电子工程协会)754规定,任意一个二进制浮点数都可以表示成下面的形式

 (-1)S * M * 2E;

 (-1)s表示符号位,当s=0,则该浮点数为正数;当s=1,则该浮点数为负数;

 M表示有效数字,大于等于1,小于2;

 2E表示指数位。

 例如:十进制的5.0,写成二进制是 101.0 ,相当于 (-1)0×1.01×22。


 IEEE 754规定:

 对于32位的浮点数,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。

 对于64位的浮点数,最高的1位是符号位S,接着的11位是指数E,剩下的52位为有效数字M


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IEEE 754对有效数字M和指数E,还有一些特别规定。


 关于M的规定:

 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,只保存后面的小数部分。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。

 关于E的规定:

 首先,E为一个无符号整数(unsigned int),因此E的取值范围为[0,255]或[0-2047]。但是E是可能出现负数的,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(127或1023);

 当E不全为0或不全为1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;

 当E全为0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;

 当E全为1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。

int main()
{
  int n = 9;
  float* pFloat = (float*)&n;
  printf("n的值为:%d\n", n);//9
  //n本身的值没有变
  printf("*pFloat的值为:%f\n", *pFloat);//0.0
  //00000000 00000000 00000000 00001001 - 9存入时的二进制序列
  //但是%f是按浮点数取出,按浮点数计算
  //0 00000000 00000000000000000001001 - 9按浮点数取出的序列
  //(-1)^0* 0.00000000000000000001001×2^(-126) - 特别小的一个数,无限趋近于0
  //所以打印出来是0.0
  *pFloat = 9.0;
  printf("num的值为:%d\n", n);//1091567616
  //0 10000010 00100000000000000000000 - 9.0存入时的二进制序列
  //%d按整型取出,按整型计算
  //01000001 00010000 00000000 00000000 - 1091567616
  printf("*pFloat的值为:%f\n", *pFloat);//9.0
  return 0;
}
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