C语言学习记录——数据的存储（数据类型、类型的基本归类、整型在内存中的存储、大小端介绍、浮点型在内存中的存储）二

C语言学习记录——数据的存储（数据类型、类型的基本归类、整型在内存中的存储、大小端介绍、浮点型在内存中的存储）一:https://developer.aliyun.com/article/1530394

五、题目练习

习题1

分析下面一段代码的运行结果

#include <stdio.h>
int main()
{
    char a = -1;
    signed char b = -1;
    unsigned char c = -1;
    printf("a = %d\nb = %d\nc = %d\n", a, b, c);
    return 0;
}

即运行结果为：

C语言学习记录——操作符知识点选记中也讲到了整型提升

补充：

而是取决于编译器，大部分编译器的char是signed char

C语言规定了：

int为signed int

short为signed shortb

C语言标准没有规定char是signed char 还是unsigned char

习题2

判断下面代码输出的值

#include <stdio.h>
int main()
{
    char a = -128;
    printf("%u\n", a);
    return 0;
}

第一步写出整型a的补码：11111111111111111111111110000000

第二步将其存进char型：10000000

printf打印中，%d为有符号整型，%u为无符号整型。所以

第三步进行整型提升：11111111111111111111111110000000

由于打印%u所以原码反码补码都相同，所以

忽略符号位，将11111111111111111111111110000000直接转换为十进制就打印出来

故，运行结果为：

习题3

判断下面代码输出的值

#include <stdio.h>
int main()
{
    char a = 128;
    printf("%u\n",a);
    return 0;
}

不难判断其结果也为：4294967128

#include <stdio.h>
int main()
{
    char a = 128;
    //int 128 - 00000000000000000000000010000000
    //char a - 10000000
    printf("%u\n", a);
    //%u a - 11111111111111111111111110000000
    //所以结果应是与习题2一样
    return 0;
}

补充：

char类型变量的取值范围：-128~127

习题4

判断下面代码输出的值

#include <stdio.h>
int main()
{
    int i = -20;
    unsigned int j = 10;
    printf("%d\n", i + j);
    return 0;
}

一是用之前同样的方法，利用二进制来计算

//int i
//10000000000000000000000000010100-原码
//11111111111111111111111111101011-反码
//11111111111111111111111111101100-补码
//unsigned int j
//00000000000000000000000000001010
//i+j
//11111111111111111111111111101100
//+
//00000000000000000000000000001010
//=
//11111111111111111111111111110110-补码
//因为其打印为%d，所以算出原码
//11111111111111111111111111110101-反码
//10000000000000000000000000001010-原码
//所以结果为：-10

其中要注意：int i + unsigned int j的时候，i会转换为无符号型，再与j相加，实际得到的值也为无符号整型。但我们因为打印%d，是为有符号整型，所以结果是-10

习题5

判断下面代码输出的值

#include <stdio.h>
int main()
{
    char a[1000];
    int i;
    for (i = 0; i < 1000; i++)
    {
        a[i] = -1 - i;
    }
    printf("%d\n", strlen(a));
    return 0;
}

这道题从char类型的取值范围入手。

由于char类型只能存8个bit位，所以其取值范围为-128~127

所以在初始化a[]时，a[0] = -1,a[1] = -2,a[2] = -3......

这样一直循环下去，直到-128时，二进制表示为10000000，再减一就为01111111

即127，同理，后面就为126、125、124......3、2、1、0、-1、-2......

又因为strlen是计算字符串的长度，且字符串是以‘\0’（0）为结束标志的。

所以strlen从-1计算到1,总共是128+127=255

运行结果为：

六、浮点型在内存中的存储

在计算机内部的表示方法

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：

• （-1）^s * M * 2^E
  
• （-1）^s表示符号位，当s = 0时，V为正数；当s = 1时，V为负数
  
• M表示有效数字，大于等于1，小于2
  
• 2^E表示指数位
  

举例来说：

十进制：5.5二进制：101.1这个二进制用科学记数法就是：1.011 * 2^2也可以写成（-1）^0 * 1.011 * 2^2就可得，s = 0，M = 1.011，E = 2.

如何存储

IEEE 754规定：对于32位的浮点数，最高的1位是符号位s，接着的8位是指数E，剩下的23位为有效数字M

对于64位的浮点数，最高的位也是符号位s，接着的11位是指数E，剩下的52位为有效数字M

IEEE 754对有效数字M和指数E，还有一些特别规定。

例如5.5的二进制表示为：（-1）^0 * 1.011 * 2^2

M

IEEE 754 规定，在计算机内部保存M时，默认这个数的第一个数总是1，因此可以被舍去，只保存小数点后面的几位（如1.011只保存011），等到读取的时候，再把1加上去。

这样做的目的是，节省1位有效数字，比如留给M的有23位，如果舍去1，就只能用22位了。

E

E为无符号整数

这意味着，如果E为8位，那它的取值范围就为0~255；如果E为11位，它的取值范围为0~2047.

但是，在科学计数法中E是可以为负数的，所以IEEE 754规定，存入内存时E的真实值必须再加上一个中间数，对于8位的E，这个中间数是127；对于11位的E，这个中间数是1023.

比如，2^2的E是2，所以保存为32位浮点数时，必须保存为2+127=129，即10000001.

如何取出

例如5.5的二进制表示为：（-1）^0 * 1.011 * 2^2

M

一般情况下，读取M时，需要在其前面上加第一位的1且标上小数点

E

分为三种情况：

一、E不全为0或不全为1这时，我们将E的计算值减去127（或1023）得到真实值。

例如：5.5的E存入内存时，E = 129，我们要得到真实值，就要129-127=2，取出E为2

二、E全为0

这时，浮点数的指数E等于1-127（或1-1023）即为真实值， 有效数字M不再加上第一位的1，而是还原为0.xxxxxx的小数。这样做是因为E全为0的时候这个浮点数会非常非常小，无限接近于0，用此来表示很小很小的数字。

三、E全为1

这时则表示一个很大很大的数字

例题

判断下面代码的运行结果

#include <stdio.h>
int main()
{
    int n = 9;//4字节
    float *pFloat = (float*)&n;
    printf("int n = %d\n", n);
    printf("float n = %f\n\n", *pFloat);
    float i = 9.0;
    int* pInt = (int*)&i;
    printf("float i = %f\n", i);
    printf("int i = %d\n", *pInt);
    return 0;
}

1. }

验证，看其运行结果：