进阶C语言——数据的存储(上)

简介: 进阶C语言——数据的存储

Hello,时间过的好快,从我一开始在csdn写的第一篇文章,距离现在已经过去一个多月了,我也在csdn收获了一些粉丝,你们的点赞就是我的动力,希望大家也越来越强,好了,进入我们的正题 ,初阶C语言也更完了,现在我们要开始我们的进阶C语言,在这里,小编带大家一起沉浸在C语言当中吧,让我们开始学习吧

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

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

前面我们已经学习上面的这些内置类型,也知道他们占了多少字节大小,我们可以用sizeof来计算它们的大小

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

不同的类型在我们存储的时候占的字节也不同,这样就决定我们改什么时候来使用他们

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]

大家可能会对char这个类型有疑问,但是我们要知道其实字符的ASCii码都是我们的整数,所以给它规划到我们的整型家族中

unsigned是代表无符号,大家可以认为它就是正数

浮点型家族

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

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。接下来我们谈谈数据在所开辟内存中到底是如何存储的?

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?

知道他们我们就要先知道三个东西,那就是我们的原码 反码 补码,这些虽然之前讲过,今天在这里就简单的叙述一下了

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。

补充

补码变成原码可以先按位取反,然后再加一,当然也可以先减一,然后再按位取反,我们这些都是针对有符号位数的整型,其中这些操作都是符号位不变,而且操作的是二进制,我们计算机中存储的是他们的补码

大家可能对为什么我们存的是补码可能有疑问,下面这个解释大家可能听的明白一点

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。

可以看到我们的CPU只有加法,另外的都是模拟实现

我们可以调试来观察一下

#include<stdio.h>
int main()
{
  int a = 10;
  int b = -20;
  return 0;
}

第一张图是我们变量a的地址,第二个是我们变量b的地址

我们可以看到的是它的16进制存储,0x表示16进制

看到这里大家有没有一个疑问,那这些16进制在我们存储的时候顺序是怎样的,大家是不是有疑问呢,虽然我们可以看到那些????就是我们的顺序,我没有把他显示出来,这里我就要引出一个新知识点,那就是我们的大小端

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。

那我们的编译器其实是小端字节序存储,我画张图让大家更好的理解吧

简单来说就是数据的低位放在低地址出就是小端,数据的高位放在高地址出就是大端

那竟然大家已经知道大小端,我们是否能用一个代码来证明我们的机器是大端还是小端呢

这里我给大家来提示一下,我们在我们进行存储的时候,存储的是它的补码,因此我们可以取出他们的地址,并且取出他们的低地址或者是高地址,这样我们只取出一个字节就要进行强转,取出的地址如果是1,那么就是小端,如果是0,就是大端

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

上面的代码就可以说明我们的vs机器存储方式是小端字节序存储


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