本章重点
1. 数据类型详细介绍
2. 整形在内存中的存储:原码、反码、补码
3. 大小端字节序介绍及判断
4. 浮点型在内存中的存储解析
1. 数据类型介绍
我们已经学习过数据的基本内置类型:
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
C语言有没有字符串类型?
答案是没有。字符串是一种非常重要的数据类型,但是C语言不存在显式的字符串类型,C语言中的字符串都以字符串常量的形式出现或存储在字符数组中。同时,C 语言提供了一系列库函数来对操作字符串,这些库函数都包含在头文件 string.h 中。
那究竟什么是字符串变量呢?
C 语言虽然没有字符串类型,但是 C语言提是存在字符串这个概念的,也就是字符串常量:以 NUL 字节结尾的 0 个或多个字符组成的序列。字符串常量是不可被修改的,一般用一对双引号(" ")括起的一串字符来表示字符串常量,如:
"hello world","sun wu kong",""等。
字符串常量可以为空,如""就是一个空的字符串常量,但是即使为空,还是存在一个终止符 NUL 的。(在 C 语言中,常用转义字符 \0 来表示 NUL)
1.1 类型的基本归类
整形家族:
char
unsigned char signed char
short
unsigned short [int] signed short [int]
int
unsigned int signed int
long
unsigned long [int] signed long [int]
这么一看和单词书一样,我知道大家急,但是仙布急!
所有的整形都是有规律的,基本都分为signed和unsigned两种。
两种类型的区别,在下文将会讲解。
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. 整形在内存中的存储
一个变量的创建是要在内存中开辟空间的。而空间的大小是根据不同的类型而决定的。
接下来我们就来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。
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。
这是又为什么?
2.2 大小端介绍
什么是大端小端:
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。
2.3 一道小题
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。
大端字节序和小端字节序的概念上面已经给出,下面是判断字节序的代码。
#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; }
如图,若取出的第一个的数据为 1,则是小端模式,是 0,则是大端模式。
整形在内存中的储存就到此为止,浮点数的储存方式将会在下一篇文章讲解。
文章如果有错误,还请各位大佬不吝赐教!