【c语言进阶】大家是否对数据的存储不甚了解？本篇将揭开数据存储的神秘面纱^____^数据的存储（一）知识点讲解

今天药忘吃喽~ 2024-05-25 17:32 10阅读 0赞

### ?写在前面的话?： ###

> **?：本文将解决初学者以下的困惑：**
> 
> **①：数据类型有哪些❓**
> 
> **②：整形家族在内存中的存储❓**
> 
> **③：大小端字节序是什么❓**
> 
> **④：浮点型在内存中的存储❓**

> **对于c语言初学者而言：数据类型繁杂，且对其如何在内存中存储不甚了解，最终导致理解上出现偏差。本文将重点解决以上的疑惑。**
> 
> **如果大家觉得有帮助别忘了一键三连 。**
> 
> **点赞? 收藏✨ 关注✌**

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## 正文开始： ##

**目录**

?写在前面的话?：

正文开始：

一：数据类型的介绍

数据类型的意义：

二：整型在内存中的存储

1：原码，反码，补码

2：小端字节序和大端字节序

三：浮点型家族在内存中的存储

1：浮点型家族的类型

2：浮点数的存储规则

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##  ##

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## 一：数据类型的介绍 ##

> ?**：整形家族的数据类型：**
> 
> **![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FpMTUwMTM2MDIzNTQ_size_16_color_FFFFFF_t_70][]**

> **?：浮点型家族的数据类型：**
> 
> **![20210821205822945.png][]**

> ?：**构造类型：**
> 
> **![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FpMTUwMTM2MDIzNTQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]**

> ?**:指针类型**
> 
> **![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FpMTUwMTM2MDIzNTQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]**

> **?：空类型**
> 
> **![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FpMTUwMTM2MDIzNTQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]**

? **部分类型****示例：**

**![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FpMTUwMTM2MDIzNTQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]**

### 数据类型的意义： ###

> **1：数据类型决定了使用该类型时在内存中开辟空间的大小**
> 
> **2：数据类型决定了看待内存空间的大小**

**我们之前讲过一个变量的创建需要先在内存中开辟一块空间，而数据类型决定了开辟空间的大小，然后把数据存入空间，在这时只要空间放的下就放，放不下就截断后放入。数据类型只是决定我们看待这块空间的视角（在使用数据时，把它当成什么样的数据进行处理），但数据满足要求后还是照样放入。（例如我们可以将整型放入字符型变量中，也可以将负数放进unsigned int中）**

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## 二：整型在内存中的存储 ##

✨：**我们为变量在内存中开辟空间后，似乎并不了解数据是如何在这块空间中储存的，接下来我们深度分析整型在内存中的存储。**

### **1：原码，反码，补码** ###

**?：在计算机中整数的表示有三种形式，即原码，反码和补码。这三种均有符号位和数值位之分。在有符号整型家族的二进制序列中，最高位为符号位（0表示正数 1表示负数），其它位为数值位（表示整数的大小）。但对于无符号整型家族而言，所有位均为数值位，没有符号位。**

**?：正数的三种表示形式均相同，而负数的三种表示方法各不相同。**

> **原码：**
> 
> **直接将整数按照正负数的形式翻译成二进制就可以。**

> **反码：**
> 
> **原码的符号位不变，其它位按位取反得到。**

> **补码：**
> 
> **反码加一得到补码**

> **正数的原、反、补码都相同。**
> 
> **对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码**

**?：示例**

> **![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FpMTUwMTM2MDIzNTQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 5][]**

**为什么数据在内存中存放的是补码****❓**

**![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FpMTUwMTM2MDIzNTQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 6][]**

> ?：**我们把数据由原码转换为补码储存在内存中，再将补码转化为原码拿出来使用。**
> 
> **在这个过程中原码转换为补码和补码转化为原码的方法是相同的（先按位取反再加1），换而言之就是我们把数据存放在内存中的方式和将数据拿出来的方式相同，这样能很好的保证存入的数据和拿出来的数据是一致的。**

### 2：小端字节序和大端字节序 ###

> **?：为什么要有大端字节序和小端字节序❓**
> 
>  **内存单元的大小是1个字节，而像short，int 等大于1个字节的数据类型储存在内存中时会占用多个内存单元，这时就会出现数据放置顺序。**

**什么叫大端字节序和小端字节序❓**

> **![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FpMTUwMTM2MDIzNTQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 7][]**

**举例?：一道笔试题的讲解**

> **?： 请简述大端字节序和小端字节序的概念，并写一个程序判断当前操作系统是大端字节序还是小端字节序。**

#include<stdio.h>
    int check_system()
    {
    	int a = 1;//a的16进制形式 0x00 00 00 01
    	//如果是小端则在内存中应该为 01 00 00 00则第一个字节是1
    	//如果是大端则在内存中应该为 00 00 00 00则第一个字节是0
    	return *(char*)&a;
    }
    int main()
    {
    	//因为当前操作系统要么是大端 要么是小端
    	//所以我们只需要举出1个特例就可以了
    	int ret=check_system();
    	if (ret == 1)
    	{
    		printf("是小端\n");
    	}
    	else
    	{
    		printf("是大端\n");
    	}
    	return 0;
    }

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## 三：浮点型家族在内存中的存储 ##

### 1：浮点型家族的类型 ###

> **浮点型家族**
> 
> **浮点数家族包括： float、double、long double 类型**

> **我们在了解整型家族在内存中的存储后，浮点型的储存方式是否和整型一致****❓如果不一致又有什么差别呢❓**

**举个例子?：**

#include<stdio.h>
    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;
    }

**其结果是：**

> **![20210822001622657.png][]**

> **?图解：**
> 
> **![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FpMTUwMTM2MDIzNTQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 8][]**
> 
>  **从中可以看出我们以整型形式存入，但以浮点型形式输出结果不符合预期，说明这两种数据类型的存储规则是不同的。**

### 2：浮点数的存储规则 ###

**?：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。**

> ![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FpMTUwMTM2MDIzNTQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 9][]

> ![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FpMTUwMTM2MDIzNTQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 10][]

> **前面说过， 1≤M<2 ，也就是说，M可以写成 1.xxxxxx 的形式，其中xxxxxx表示小数部分。**
> 
> **IEEE 754规定，在计算机内部保存M时，默认这个数的第一位总是1，因此可以被舍去，只保存后面的 xxxxxx部分。**
> 
> **比如保存1.01的时候，只保存01，等到读取的时候，再把第一位的1加上去。这样做的目 的，是节省1位有效数字。以32位浮点数为例，留给M只有23位，将第一位的1舍去以后，等于可以保 存24位有效数字。**

> **首先，E为一个无符号整数（unsigned int）** 
> 
> **这意味着，如果E为8位，它的取值范围为0255；如果E为11位，它的取值范围为02047。但是，我们知道，科 学计数法中的E是可以出现负数的，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，2^10的E是10，所以保存 成32位浮点数时，必须保存成10+127=137，即10001001。**

> **而我们在输出时，一般情况只需要在有效数字前补回1，并且把E减去127或1023得到1的准确值，但存在两种特例。**
> 
> **①：E全为1的情况此时由于指数过大让这个数字趋近于正负无穷。**
> 
> **②：E全为0的情况此时由于指数过小，导致整个数字趋近于0，所以一般让E=1-127,同时有效数字不再添上1使整个数字趋近于0.**

**由于数据存储的内容过多，将会把一些例题和例子放在下篇文章中去，还望见谅。**

**本人是初学者，在对一些概念上的讲述上追求容易理解，因此有一些地方不严谨，还望大家理解！**

**如有错误，还望斧正。如有帮助不忘三连支持，万分感谢。(\*^\_^\*)。**

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