【C】原来数据在内存中是这样存储的！

曾经终败给现在 2023-02-12 11:28 180阅读 0赞

## 深度剖析数据在内存中的存储 ##

### 1.数据类型的介绍 ###

1.1整型家族

char	//字符类型
    	unsigned char	//无符号字符类型
    	signed char		//有符号字符类型
    short 
    	unsigned short [int]
    	signed short [int]
    int
    	unsigned int
    	signed int
    long
    	unsigned long [int]
    	signed long [int]

1.2浮点数家族

float//单精度
    double//双精度

1.3构造类型

struct//结构体类型
    enum//枚举类型
    union//联合类型
    数组类型

1.4指针类型

int *pi;
    char *pc;
    float *pf;
    void *pv;

### 2.整型数据在内存中的存储 ###

**变量的创建需要在内存中分配空间，空间大小由数据的类型决定**  
2.1.三码  
**整型二进制数位分位符号位和数值位，符号位用0表示“正”用1表示“负”**  
原码：直接将二进制按照正负数的形式翻译成二进制就可以。  
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了  
0—>1 ;1—>0  
补码：反码+1就得到补码。  
2.1.整数的三码  
正数：原码=反码=补码  
负数：符号位为1的正数原码的补码  
对于整型来说：数据在内存中存储的是**补码**  
![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTQzNzAyMg_size_16_color_FFFFFF_t_70][]由图可见：  
int型20的内存地址为：0x012FF9DC~0x012FF9DF（4字节）  
在4个字节中存储的数据为：14 00 00 00  
int型-10的内存地址为：0x012FF9D0~0x012FF9D3（4字节）  
在4个字节中存储的数据为：f6 ff ff ff  
![在这里插入图片描述][2020052609474663.png]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTQzNzAyMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
为什么在内存中存储的是：14 00 00 00和f6 ff ff ff而不是00 00 00 14和ff ff ff f6？？？？？？？？？？？？？  
答案：整型数据存储分**大端存储模式、小端存储模式**  
大端存储模式：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：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  
**大端模式图解**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTQzNzAyMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]**小端模式图解**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTQzNzAyMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]百度面试题  
请简述大端字节序和小端字节序的概念，设计一个小程序来判断当前机器的字节序。

#include <stdio.h>
    //代码1
    int check_sys(){ 
    	int i = 1;
    	return (*(char *)&i);
    }
    //代码2
    int check_sys(){ 
    	union{ 
    		int i;
    		char c;
    	}un;
    	un.i = 1;
    	return un.c; 
    }
    int main()
    { 
    	int ret = check_sys();
    	if(ret == 1){ 
    		printf("小端\n");
    	}
    	else{ 
    		printf("大端\n");
    	}
    	return 0; 
    }

2.3.整型数据的定义写入读取三步走  
**定义变量**：根据数据类型开辟相应大小的空间  
**写入数据**：写入数据的二进制序列  
**读取数据**：按照变量类型来解释变量中的二进制序列的含义  
**接下来我根据例题来分析这句话**  
代码：

#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;
    }

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTQzNzAyMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]解释：  
1.定义变量：a、b、c三个变量都是char类型，所以分别开辟1个字节的空间给a、b、c三个变量（这里无需考虑unsigned和signed）  
2.写入数据：由于-1的二进制补码是ff  
![在这里插入图片描述][20200526104401622.png]  
3.读取数据：因为a、b是有符号char型，按照正常char类型对待，所以以%d输出依然还是-1。因为c是无符号char型，所以此时对于ff的理解就改变了，这里的二进制11111111最高位便不再是符号位，而是数值位，这里就被理解成十进制的255了。  
**根据例题解释你应该对于整型的定义存储读取有了一定的认识了吧！**

### 3.浮点型在内存中的存储 ###

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，V为正数；当s=1，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

例如：  
\-5.0----> -101.0----> -1.01*2^2---->S = 1; M = 1.01; E = 2  
5.0----> 101.0----> 1.01*2^2---->S = 0; M = 1.01; E = 2

IEEE 754规定：  
对于32位浮点数，最高的1位是符号位S,接下来8位是指数E,剩下来23位为有效数字M。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTQzNzAyMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]  
对于64位的浮点数，最高的1位是符号位S，接着的11位是指数E，剩下的52位为有效数字M。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTQzNzAyMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTQzNzAyMg_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200526093851171.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTQzNzAyMg==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[2020052609474663.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/2020052609474663.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTQzNzAyMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200526095512453.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTQzNzAyMg==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTQzNzAyMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200526100632681.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTQzNzAyMg==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTQzNzAyMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200526100933245.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTQzNzAyMg==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTQzNzAyMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200526103617859.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTQzNzAyMg==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[20200526104401622.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200526104401622.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTQzNzAyMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200526111513400.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTQzNzAyMg==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTQzNzAyMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200526111525241.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTQzNzAyMg==,size_16,color_FFFFFF,t_70