深度剖析整形数据在内存中的存储

简介: 深度剖析整形数据在内存中的存储

📕博主介绍:目前大一正在学习c语言,数据结构,计算机网络

c语言学习,是为了更好的学习其他的编程语言,C语言是母体语言,是人机交互接近底层的桥梁。

本章来学习数据的存储。

让我们开启c语言学习之旅吧!

目录

一.数据类型详细介绍

1.1 类型的基本归类

二.整形在内存中的存储:原码.反码.补码

2.1原码,反码,补码

三.大小端字节序介绍及判断


一.数据类型详细介绍

其实我们在最开始学c语言的时候就已经开始学习数据类型了,只是了解不够深入,本章就是深入学习数据类型。

前面我们学过基本的内置类型,并且关注他们在内存中所占的大小比如说:

类型的意义:我们在一些场景下使用需要关注内存的范围,比如数字很大的时候用int类型就不能解决问题了。

有一个头文件<limits.h>在这个头文件中能观察到数据类型在内存中的最大值和最小值

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]

    注:字符存储的时候,存储的是ASCLL码值,是整形

浮点数家族

float
double

构造类型:(就是自定义类型)

> 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。

二.整形在内存中的存储:原码.反码.补码

我们之前学过创建一个变量的时候要在内存里面开辟空间,而空间的大小又是根据不同的类型决定的。

那么数据在所开辟的内存中到底是怎么存储的呢?

比如:

int a=20;
int b=-10;

我们知道a分配四个字节的空间

那如何存储?

了解下面概念

2.1原码,反码,补码

整形数据的表示形式有三种,即原码,补码,反码。

三种表示方法均有符号位数值位两个部分,符号位都是‘0’表示“正”,用1表示“负”,而数值位

正数的原,反,补都相同。

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

举个小栗子感受一下吧!

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。

看看变量在内存中的存储

通过观察在内存中存的确实是补码,似乎顺序有点不太对劲,这是为什么呢?

不管怎么样我们已经知道整形数据在内存中存的是补码,而且是倒着存的。

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

三.大小端字节序介绍及判断

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。

如果想要把这个0X11 22 33 44数据存入内存中,你会发现会有很多种方法。

为了方便拿取只保留了两种

注:字节序  --  是以字节为单位,讨论存储顺序的

为什么会有大小端之分呢?

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

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。

设计一个程序来测试一下当前机器是大端还是小端吧

分析

只需要判断第一个字节就行了

代码

//如果是大端返回0
//如果是小端返回1
int check_sys()//方案1
{
  int a = 1;
  char* p = (char*)&a;//int*
  if (*p == 1)
    return 1;//小端
  else
    return 0;//大端
}
int check_sys()//进一步优化
{
  int a = 1;
  if (*(char*)&a == 1)
    return 1;//小端
  else
    return 0;//大端
}
int check_sys()//还可以继续优化
{
  int a = 1;
  return *(char*)&a;
}
int main()
{
  if (check_sys() == 1)
    printf("小端\n");
  else
    printf("大端\n");
  return 0;
}

通过本章的学习相信大家对数据的存储有一个更深层次的了解,下一篇要利用本章的知识去做一些练习,记得一键三连哦。

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