深度剖析数据在内存中的存储(超详细版){下}

简介: 深度剖析数据在内存中的存储(超详细版){下}

深度剖析数据在内存中的存储(超详细版){上}+https://developer.aliyun.com/article/1413423

下面设计代码来检验数据存储的方式是小端还是大端:

分析过程:

代码如下:

//设计代码验证数据的存储方式
int check_sys()
{
  int a = 1;//00 00 00 01
  char* p = (char*)&a;//对a进行强制类型转换,只取他的首地址
  if (*p == 1)
    return 1;
  else
    return 0;
}
int main()
{
  int ret =check_sys();
  if (ret == 1)
    printf("小端\n");
  else
    printf("大端\n");
  return 0;
}

几个经典代码练习帮助理解:

练习1:

//输出什么?
#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;
}
//a=-1,b=-1,c=255

下面详细讲解一下:

练习2:

int main()
{
    char a = -128;
    //先想-128是否属于char类型的数据范围之内(-128~127)属于
    //直接写出二进制序列:10000000
    //整形提升:111111111111111111111111100000000
    //%u:是以无符号整型输出,数据范围是恒>=0的,所以其原码=反码=补码
    //输出结果:4294967168
    printf("%u\n", a);
    return 0;
}

练习3:

int main()
{
    char a = 128;
    //128不属于char类型的数据范围之内-128~127
    //先写补码,再利用截断
    //00000000000000000000000010000000(2^7=128)
    //01111111111111111111111101111111
    //01111111111111111111111110000000
    //截断:10000000(和练习2中a存储的数据相同,故答案相同)
    //输出结果:4294967168
    printf("%u\n", a);
    return 0;
}

练习4:

int main()
{
  int i = -20;
   //10000000000000000000000000010100
   //11111111111111111111111111101011
   //11111111111111111111111111101100->-20的补码
  unsigned  int  j = 10;
   //00000000000000000000000000001010->原反补相同
//相加:11111111111111111111111111110110
  //:11111111111111111111111111110101
  //:10000000000000000000000000001010->-10
  //输出结果:-10
  printf("%d\n", i + j);
  return 0;
}

练习5:

int main()
{
  unsigned int i;
  for (i = 9; i >= 0; i--)
  {
    printf("%u\n", i);
  }
  //i=0之后进行i--的操作,i=-1
  //但是i是unsigned int的类型,并不包括负数,所以要先写补码,再截断(这道题不用截断)
  //10000000000000000000000000000001
  //11111111111111111111111111111110
  //11111111111111111111111111111111->i中存储的数据(注意首位并不是符号位,而是数值位)
  //最后会发生死循环
  return 0;
}

练习6:

int main()
{
    char a[1000];
    int i;
    for (i = 0; i < 1000; i++)
    {
        a[i] = -1 - i;
    }
    printf("%d", strlen(a));
    //输出:255
    return 0;
}

练习7:

unsigned char i = 0;
int main()
{
    for (i = 0; i <= 255; i++)
    {
        printf("hello world\n");
    }
    //先想unsigned char数据类型的数据范围:0~255
    //而我的i<=255,所以此代码会循环打印hello world
    return 0;
}

       读者可以重点看练习1中的总结,了解基本的做题规则与想法,那才是精华!

 

4.浮点型数据在内存中的存储

基本概念:

常见的浮点数及表示方法

3.14,2.718.......

1e2 ->1*10^2    e是指数exponent(指数)的缩写,常被用作科学记数法中的指数

1E3 ->1*10^3

浮点型家族:float,double,long double

注意:如果没有强制定义,写出一个小数会默认为double类型,如果需要的话可以加上后缀f

先看代码:

/*浮点型数据存储的一个引例*/
int main()
{
  int n = 9;
  float* pFloat = (float*)&n;
  printf("n的值为:%d\n", n);
  printf("*pFloat的值为:%f\n", *pFloat);
  *pFloat = 9.0;
  printf("num的值为:%d\n", n);
  printf("*pFloat的值为:%f\n", *pFloat);
  return 0;
}

读者能答出所有答案吗?你的答案是: 9;9.0;9;9.0吗?下面请看答案:

有没有发现第二个和第三个数的结果十分奇怪?由这个现象我们不难猜出:“整型数据的存储和浮点型数据的存储应该是不同的”,那该如何解释这个现象,我们首先要了解浮点型数据在内存中的存储方式 :

根据国际标准IEEE(电气和电子工程协会) 754,任意一个二进制浮点数V可以表示成下面的形式:

   V  = (-1)^S  * M  * 2^E(一定要牢记这个公式,后面的存储也会用到)

  • S  符号位,用于表示浮点数的正负  S=0,V>0; S=1,V<0;
  • M  有效数字    1<M<2  
  • E  exponent  指数

将一个整型数据转化为对应的二进制浮点数的方法:将整数位和小数位分开写,分别写出对应的二进制。

例如:

对于一个浮点型数据来说,其实很难表示后面的小数位,比如3.14这个数字,你很难找到合适的表示方法,小数位的表示是通过2的权重来表示的,比如小数点后一位对应的是2^(-1),第二位对应的是2^(-2),以此类推。

浮点型数据在内存中的存储

       介绍完浮点型数据的表示方法,接下来介绍浮点型数据在内存中的存储。

       我们知道,整型数据在内存中的存储是通过其对应二进制的补码存放的,但无论怎样,在计算机中存储数据只能存储其对应的二进制位,对于浮点型数据来说,在内存中的存储也是存储其对应的二进制序列,下面请看:

V  = (-1)^S  * M  * 2^E

可见,一个二进制浮点数是通过S,E,M的组合形成的,所以,二进制浮点数在内存中的存储也是通过存储S,E,M来存储对应的二进制序列

S,E,M具体存储规则

  • S:只存一个数字:0->正数      1->负数
  • E:存储方式比较复杂,具体来说在内存中存储的E的值比真实值大127
  • M:对于一个有效数字来说,整数位一定为1,所以在存储的时候,为了能够更多的存储小数位,首位的1就不在存到内存之中,也就是M对应的内存空间存储的全是小数位!如果位数不够,在后面一直补零即可。 在读取时,将所有的小数位读取之后,系统会自动补1

一个例子:

Tip:关于E的提取要分为三种情况(第一二种情况了解即可)

 现在,让我们回到最初的那道题目:

两种情况其实就是视角的不同而造成的数字差异

1.以整型存,以浮点型看

2.以浮点型存,以整形看

注意:这不同于强制类型转换,强制类型转换后其结果对应的二进制序列发生了改变,本题只是以不同的视角来看同一个数,并没有改变其对应的二进制序列!

结语:

        相信看到这里大家对于数据在内存中的存储有了更深的了解,要知道整形数据的存储与浮点型数据的存储方式是不同的;要知道整形家族的分类,了解每类的数据范围(尤其是char 和Unsigned char类型),了解截断思想;这些内容帮助我们很好的修炼了我们的“内功”,会对未来更深入的学习有很大的帮助!

目录
相关文章
|
28天前
|
存储 JSON 监控
Higress Controller**不是将配置信息推送到Istio的内存存储里面的**。
【2月更文挑战第30天】Higress Controller**不是将配置信息推送到Istio的内存存储里面的**。
14 1
|
9天前
|
存储 C语言
数据在内存中的存储2
数据在内存中的存储2
|
9天前
|
存储 编译器
数据在内存中的存储1
数据在内存中的存储
|
20天前
|
存储 编译器 程序员
【C语言】整形数据和浮点型数据在内存中的存储
【C语言】整形数据和浮点型数据在内存中的存储
12 0
|
24天前
|
存储 Windows 容器
浮点数在内存中的存储
浮点数在内存中的存储
18 2
|
1月前
|
存储 小程序 C语言
【深度剖析数据在内存中的存储】C语言
【深度剖析数据在内存中的存储】C语言
|
2月前
|
存储 编译器 C语言
C语言:数据在内存中的存储形式
C语言:数据在内存中的存储形式
|
1月前
|
存储 C语言
C语言--------数据在内存中的存储
C语言--------数据在内存中的存储
26 0
|
1月前
|
存储 小程序 C语言
【C语言进阶】深度剖析数据在内存中的存储
【C语言进阶】深度剖析数据在内存中的存储
|
1月前
|
存储 小程序 编译器
C语言从入门到实战——数据在内存中的存储方式
数据在内存中的存储方式是以二进制形式存储的。计算机中的内存由一系列存储单元组成,每个存储单元都有一个唯一的地址,用于标识它在内存中的位置。计算机可以通过这些地址来定位并访问内存中的数据。 数据在内存中的存储方式取决于数据的类型。数值类型的数据(例如整数、浮点数等)以二进制形式存储,并根据类型的不同分配不同的存储空间。字符串和字符数据由ASCII码存储在内存中。数据结构(例如数组、结构体、链表等)的存储方式也取决于其类型和组织结构。 总之,数据在内存中以二进制形式存储,并根据其类型和组织方式分配不同的存储空间。
43 0