序言：

学了很久的C语言，直到C语言有很多的数据类型，但是你知道他们在内存中是怎么存储的吗？今天小编就带大家一起来，深入学习一下，数据在内存中是怎么存储的。今天主要介绍整型。关于浮点型，我们后面单独拿出来讲。

一.类型

一说到整形，大家肯定立马就想到了，int ,  short,  long,  long long,但是其实char也是整形大家族的一员。哎，有的小伙伴就有疑惑了，char 不是字符型吗，怎么成整形了？大家想一想，char在存储一个字符的时候，存储的还是字符的ASCII值，实际上还是存储的0~127之间的整数。存储的模式还是和int  short 一样，不一样的是，他们的大小不一样。

二.二进制的表示形式

我们知道 int 在内存中占有四个字节，32位，但是你知不知道，是怎么存储的吗？

有的小伙伴了解过可能知道，存储的是二进制。二进制直接存进去吗？不是的。

二进制也有自己形式，分别是，源码，反码，补码。计算机在内存中存的就是二进制的补码。

我们接下来就来讨论一下，一个整形数据二进制的，源码，反码，补码。

我们二进制都是 0 1组成的，那么源码，反码，补码也不例外了，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”。

（1）正数的源码，反码，补码

        正数的原码、反码、补码都相同。源码就是，整形数据直接转换的二进制。

  例如：

    int a = 10;
  //二进制
  00000000000000000000000000001010;  "源码", "反码","补码";
  "首位 0 ，代表二进制数，是个正数";

（2）负数的源码，反码，补码

负数的源码：符号位是 1，其他未按照正数一样转换成二进制。

负数的反码：其源码的符号位不表，其他位按位取反，就是反码了。

负数的补码：在反码的基础上，加一。

例如：

    int b = -10;
  "二进制";"首位 1 ，代表二进制数是负数"
  10000000000000000000000000001010;  "源码"
  11111111111111111111111111110101;  "反码"
  11111111111111111111111111110110;  "补码"

如果需要用补码求源码，也很简单，补码减一，得到反码，反码再按位取反，就得到了源码。

（3）无符号数

我们知道还有一些数是无符号数。对于无符号数就是，首位符号位也看做是数值有效位。

那为什么计算机的存储整形数据的时候，为什么要用补码来存储吗？

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。

三.大小端介绍

我们知道整形数据再内存中是以补码的形式存储的，我们来看一看到底是不是这么回事。

好像是补码，又不完全是，ff ff ff f6,但是显示的是 f6 ff ff ff，好像是倒过来的，但是又不完全是。 其实是倒过来的，只不过是两个十六进制数，一个十六进制数，占4个比特位，两个就占8个比特位，也就是一个字节，而字节又是内存的最小单元，所以两个十六进制数在一起的是没法分开的。所以ff ff ff ff 反过来就是，f6 ff ff ff 。

那么问题来了，为什么会反过来存储呢？

这就是因为存在大小端的问题。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。

简单来说就是大小端就是俩种，不同的字节序存储方式：

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。

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。

（1）小端存储图例：

（2）大端存储图例：

四.大小端字节序的判断

那我们怎么设计程序来判断当前的机器是大端存储还是小端存储呢？

我们知道计算机在往外拿数据的时候，是从低地址往高地址拿取的。那我们只要拿出数据的第一个字节的数据，看看它是高位数据，还是低位数据，就可以判断是大端存储还是小端存储了。

代码：

#include<stdio.h>
int main()
{
  int a = 0x00000001;
  //将数据地址强转为（char*），意味着当解引用访问时，
  //因为char只有一个字节，所以char*解引用访问时，只会
  //访问a的空间的一个字节。
  char* ch = (char*) & a;
  if (*ch == 1)
  {
    printf("小端存储\n");
  }
  else
  {
    printf("大端存储\n");
  }
  return 0;
}

五.整形提升，截断，整形数据的范围

（1）什么是整形提升？

C的整型算术运算总是至少以缺省整型类型的精度来进行的。为了获得这个精度，表达式中的字符和短整型操作数在使用之前被转换为普通整型，这种转换称为整型提升。

（2）整形提升又有什么意义呢？

表达式的整型运算要在CPU的相应运算器件内执行，CPU内整型运算器(ALU)的操作数的字节长度

一般就是int的字节长度，同时也是CPU的通用寄存器的长度。因此，即使两个char类型的相加，在CPU执行时实际上也要先转换为CPU内整型操作数的标准长度。

通用CPU（general-purpose CPU）是难以直接实现两个8比特字节直接相加运算（虽然机器指令中可能有这种字节相加指令）。所以，表达式中各种长度可能小于int长度的整型值，都必须先转换为int或unsigned int，然后才能送入CPU去执行运算。

（3）如何进行整体提升呢？

 整形提升是按照变量的数据类型的符号位来提升的

//负数的整形提升
char c1 = -1;
变量c1的二进制位(补码)中只有8个比特位：
1111111
因为 char 为有符号的 char
所以整形提升的时候，高位补充符号位，即为1
提升之后的结果是：
11111111111111111111111111111111
//正数的整形提升
char c2 = 1;
变量c2的二进制位(补码)中只有8个比特位：
00000001
因为 char 为有符号的 char
所以整形提升的时候，高位补充符号位，即为0
提升之后的结果是：
00000000000000000000000000000001

（4） 截断：将较大数据类型赋值给小的数据类型，就会发生。

截断规则：只需从大的数据类型最低位开始取够小的数据类型的位数，给小的数据类型就可以了

int main()
{
  char a = 4;
//  00000100  补码
//  00000000000000000000000000000100   整形提升后
  char b = -1;
//  11111111  补码
//  11111111111111111111111111111111   整形提升后
  char c = a + b;
//  00000000000000000000000000000100 -  4    补码
//  11111111111111111111111111111111 -  -1   补码
// 100000000000000000000000000000011 -  3    最高位符号位为0，正数源，反，补码相同
//  00000011  ---c    因为 c 是 char类型，所以只需要发生截断，取后8位。
//  %d 是打印有符号整形 仍需要整形提升后打印。
  printf("%d ", c);
  return 0;
}

（5）整形提升的实例

实例1：

int main()
{
  char a = 0xb6;
  //10110110  - a  补码
  //111111111111111111111111 10110110   整形提升过后的补码
  //111111111111111111111111 10110101   反码
  //100000000000000000000000 01001010   源码  = -74
  short b = 0xb600;
  int c = 0xb6000000;
  if (a == 0xb6)
    printf("a");
  if (b == 0xb600)
    printf("b");
  if (c == 0xb6000000)
    printf("c");
  return 0;
}

a,b整形提升之后,变成了负数,所以表达式 a==0xb6 , b==0xb600 的结果是假,但是c不发生整形提升,则表达式 c==0xb6000000 的结果是真.

实例2：

int main()
{
    char c = 1;
    printf("%u\n", sizeof(c));
    printf("%u\n", sizeof(+c));
    printf("%u\n", sizeof(-c));
    return 0;
}

六.数据的范围（char 为例）

我们知道char 是有 8 个比特位，如果是有符号的数（signed char），那么最高位就是符号位，有效数据为只有7位。如图:

这里还有一个圆形图：

如果是无符号数（unsigned char），最高位也看作是有效数据位。一共就有8位有效数据位。

最后：

虽然永远无法预料明天是晴还是雨，也无法预知你在乎的人是否还在身旁，以及你一直以来的坚持究竟能否换来什么。但你能决定的是，今天有没有备好雨伞，有没有好好爱自己，以及是否为自己追求的理想而拼尽全力。