【数据存储:揭开内存中数据存储的神秘面纱】(上)

简介: 【数据存储:揭开内存中数据存储的神秘面纱】

本节重点 -- 重中之重


  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


准备好了,开始啰,在小小的花园里面......最近被这个歌曲洗脑,但是我们并不是要唱歌,而是要学技术啦,哈哈哈,正片开始。


数据类型介绍


  • char        //字符数据类型  1字节
  • short       //短整型  2字节
  • int         //整形 4字节
  • long        //长整型 4/8字节
  • long long   //更长的整形 8字节
  • float       //单精度浮点数 4字节
  • double      //双精度浮点数 8字节
  • //C语言有没有字符串类型?没有,但是可以用字符数组存储字符串



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。


类型的基本归类


整形家族:

浮点数家族:

构造类型:

指针类型:

空类型:


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。

那么数据在所开辟内存中到底是如何存储的?

比如:


int a = 10;//创建一个变量a,由于是int类型,需要向内存开辟四个字节的空间
int b = -10;//创建一个变量b,由于是int类型,需要向内存开辟四个字节的空间


  • 我们知道为 a 和 b 分配四个字节的空间。
  • 那是如何存储的呢?
  • 接下来听我一一道来。


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数值位两部分,符号位都是用0表示“正”,用1表示“负”。

负整数的三种表示方法各不相同。


提示:对于整形来说:数据存放内存中其实存放的是补码。


why?

  1. 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;
  2. 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。
  1. 在进行计算的时候,符号位也需要参与运算。

  • 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?


大小端介绍


什么是大端小端:

  • 大端(存储)模式:是指数据的低权值位保存在内存的高地址中,而数据的高权值位,保存在内存的低地址中。
  • 小端(存储)模式:是指数据的低权值位保存在内存的低地址中,而数据的高权值位,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8bit。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 权值高的字节, 0x22为权值低的字节。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。


设计一个小程序来判断当前机器的字节序。


#include <stdio.h>
//方法一:
int CheckSystem1()
{
  int i = 1;
  return (*(char*)&i);
}
//方法二:
int CheckSystem2()
{
  union
  {
    int i;
    char c;
  }un;
  un.i = 1;
  return un.c;
}
int main()
{
  int ret = CheckSystem1();
  if (ret == 1)
  {
    printf("小端\n");
  }
  else
  {
    printf("大端\n");
  }
  return 0;
}


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