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数据的各种类型的存储
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
各种数据类型的意义是什么？
- 使用的时候需要在内存中开辟的空间，例如char需要1个字节，short需要2个字节等等
- 内存空间的使用
整形在计算机内存中的存储
原码反码补码
计算机中对于整数的存储有三种方法，也就是上述的三种，那么这三种均由符号位和数值位组成。
其中，符号位的0表示正，符号位的1表示负，而数值位的存储对于正数和负数是不同的：
对于正整数来说，原码反码补码都是相同的，而对于负整数来说，保存的规则如下：
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了
反码
符号位不变，其他位按位取反即可得到(1变为0，0变为1)
补码
反码+1就是补码
我们要知道的是，在计算机内部，数据的存放都是存放的是补码
那么为什么？
为什么数据的存放都是补码？
早在计算机设计之初，聪明的学者就发现了，用补码来进行负数运算是可行的，那么具体怎么实操？下面有一个例子：
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，我们来举个例子
这里需要注意的是，在相加的过程中，数值位会溢出一位，计算机内部不会留存这一位
我们假设a为-10，b为-20，那么计算a+b的值是多少，在计算机内部应该怎么计算呢？
计算机内部只知道0和1，于是会把数字转换为补码进行运算，上图表示了a和b的补码，从上图可以看出，用补码进行计算是可行的，事实上，也只能用补码，用原码或补码进行计算都是不可行的
我们到调试的内存窗口来看一下，其实会发现其他问题：
int main()
{
int a = 10;
int b = 20;
return 0;
}
为什么这里表示的时候是0a 00 00 00而不是00 00 00 0a?
既然有这样的疑问，就需要提到的是计算机内部中大小端的概念了
什么是大小端？
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
整形提升
什么是整型提升？
通俗来讲，就是表达式中的字符和短整型的操作数在进行计算的时候要被转换为普通整形，这个过程就叫整形提升。
那么整型提升是做什么的？
表达式的整形运算一般是在CPU内进行，而CPU的整形运算器的操作数的字节长度恰好就是int的字节长度，也是CPU的通用寄存器长度。
因此，比如有两个char类型的数据相加，在执行这个加法的操作时也要先转换为CPU上的整形操作数的标准长度，也就是转换成整形数据
如何进行整形提升？
整形提升的原则是什么？
假如我们现在有下面的语句char c1 = -1; char c2 = 1;整形提升的原则是，有符号的数据高位补充符号位，无符号的数据高位补充0
那么，在计算机内部我们都是用补码进行存储的，所以c1的存储是11111111，高位补充符号位，那么实际提升后的结果就是11111111111111111111111111111111 (因为是提升为int类型，所以共32个比特位)，对于1，在内存中补码的形式是00000001，那么高位补充符号位的结果就是000000000000000000000001
关于整型提升的例子
//例1
int main()
{
char a = 0xb6;
short b = 0xb600;
int c = 0xb6000000;
if(a==0xb6)
printf("a");
if(b==0xb600)
printf("b");
if(c==0xb6000000)
printf("c");
return 0;
}
在这个例子中，当进行判断语句的时候，实际上就算是进行运算了，那么char类型和short类型在进行运算时就需要进行整形提升，而a的这个十六进制转换后是10110110，对于char类型的数据来说最多只能保存8位，因此就会把1当成符号位，所以整形提升会补1，此时这个数据就变成负数了
而同理，对于b这个数据来说，它的二进制表示其实是1011011000000000，最高位也是1，也会当成负数处理
因此，a，b都进行了整形提升，但是c不需要进行整形提升，所以最终输出的结果是c
//例2
int main()
{
char c = 1;
printf("%u\n", sizeof(c));
printf("%u\n", sizeof(+c));
printf("%u\n", sizeof(-c));
return 0;
}
在这个例题中，当进行到+-这样的操作符的时候，其实就已经进行了运算，那么此时char类型数据要进行整形提升，所以会提升为int类型，对应的字节数也会变成4
关于整形数据存储的例子
解决了整形数据的问题，现在来看一些具体的例子
//例1
#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;
}
下面程序的输出是多少？
我们定义的时候，定义的是char类型，但打印的时候要求按照%d(十进制的整数)打印，那么这个过程就会发生整型提升
对于a来说，原来在计算机内部存储的是11111111，整形提升看到是有符号数据，那么高位补充符号位，就变成了：
//11111111111111111111111111111111 -> a的补码
//11111111111111111111111111111110 -> a的反码
//1000000000000000000000000001 -> a的原码
而输出的结果就是-1，对于b来说和a是一样的
那么对于c来说就有所差异了，由于c是无符号类型的char，因此在整形提升的时候补的就是0，而由于最高位符号位是0 是一个正数，因此原码反码补码相同，所以最终就是11111111，也就是255，因此输出为-1 -1 255
//例2
#include <stdio.h>
int main()
{
char a = -128;
printf("%u\n",a);
return 0;
}
要得知这个的结果，那么首先看-128的存储形式：
//10000000000000000000000010000000 -> 原码
//11111111111111111111111101111111 -> 反码
//11111111111111111111111110000000 -> 补码
而char类型只能容纳1个字节，也就是8位，所以只能容纳10000000
因此，在内存中存储的就是这个数据
在进行运算时，由于会发生整型提升，高位补充1
//11111111111111111111111110000000
而输出的时候是按照&=%u输出的 (无符号整形)，因此对于上面这个数据不包含符号位，因此直接输出上面的数据，输出结果是一个很大的数字：4294967168
//例3
#include <stdio.h>
int main()
{
char a = 128;
printf("%u\n",a);
return 0;
}
与例2相同
//例4
int i= -20;
unsigned int j = 10;
printf("%d\n", i+j);
具体分析如下：
#include <stdio.h>
int main()
{
int i = -20;
//10000000000000000000000000010100 原码
//11111111111111111111111111101011 反码
//11111111111111111111111111101100 补码
unsigned int j = 10;
//00000000000000000000000000001010
//11111111111111111111111111101100 i的补码
//11111111111111111111111111110110 i+j的补码
//11111111111111111111111111110101 i+j的反码
//10000000000000000000000000001010 i+j的原码
//1010 2 8
printf("%d\n", i + j);//-10
return 0;
}
由此可以看出，计算机内部的运算是用补码进行运算的
//例5
int main()
{
char a[1000];
int i;
for(i=0; i<1000; i++)
{
a[i] = -1-i;
}
printf("%d",strlen(a));
return 0;
}
上面运行结果看似是循环1000次，输出为1000，但实际上结果并非如此，运行结果是255，原因是什么？
在解决问题前，首先明确signed char类型的表示范围：
-128~127
char在内存中占1个字节，而1个字节能拥有8个比特位，也就是说char可以有00000000~11111111，但从头到尾的表示并不是一直递增的，当符号位为1的时候就为负数，而11111111再加上1就会回到00000000，因此整体形成了一个闭环，那么由此就可以画出下面的图：
那么知道了signed char的表示方法，实际上unsigned char就显得更简单一些，表示的范围是
0~255
于是，知道了这个原理后再回到上面的问题，由题意，是想把-1,-2,-3...-1000存储到数组中，而由于char类型的存储范围是有限的，当存储到-128后继续存储就变成127，然后继续递减，直到0
但这并没有解决为什么输出是255的原因，原因在于strlen函数结束的标志是 \0，而 \0对应的ASCII码值恰好为1，而又由于char类型实际上是用int类型存储的，因此当strlen函数访问到数组中存储的0时，它就会认为这是所谓的\0，这是字符串结束的标志，于是就会输出255
//例6
#include <stdio.h>
unsigned char i = 0;
int main()
{
for(i = 0;i<=255;i++)
{
printf("hello world\n");
}
return 0;
}
这个就相对简单一些，由于unsigned char的存储范围是0~255，当存储到255再加下去就又会回到0继续循环，于是会死循环输出hello world
