本文主要是介绍深度理解数据在内存中的存储，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

数据类型的介绍

1. char        //字符数据类型
2. short       //短整型
3. int         //整形 long        //长整型
4. long long   //更长的整形
5. float       //单精度浮点数
6. double      //双精度浮点数

• C语言有没有字符串类型？

答：

• 1.c语言中没有string类型
• 2.在C++、java等编程语言中,String就是字符串。
• 3.在C语言中字符串用字符数组表示,没有单独的string类型变量。可通过string.h中定义的函数完成字符串的相关操作。

•        还要介绍一下在c99之后引入的—————布尔类型

官方是这样解释的：在计算机科学中，布尔数据类型又称为逻辑数据类型，是一种只有两种取值的原始类型：非零（通常是1或者-1）和零（分别等价于真和假）。

#include<stdio.h>
#include<stdbool.h>
int main()
{
	_Bool flag = false;
	if (!flag)
	{
		printf("hello,chengxuyuan");
	}

	return 0;
}

具体是啥意思呢？我们一般判断真假0表示假，非0表示真，或者我们定义一个flag变量为真，然后在if语句中展示flag或者！flag进行判断真假，当我们在c99以后就引入了布尔类型，其中true表示真，false表示假，但是当我们用布尔类型的时候我们要引入头文件#include<stdbool.h>.

• 数据类型的意义

既然我们给出了这些数据类型它的意义是什么呢？

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

我们可以这么理解，一个类型就决定了它的大小，就比如你要存一个很小的数而放在一个大的空间中这是不就浪费了内存，而前辈们就定义了每个数据类型每个类型就放在这个类型所能承受的范围这内，这样就可以更好的进行分配，整形有整型的类型，而浮点数有浮点数的类型，这样的分配是不就很完美了，同时也让我们看待了内存空间的视角。

数据的基本分类

• 整型家族

1.char

     unsigned char

     signed char不一定等于char但是在vs中signedchar==char

2.short

     unsigned short [int]

     signed short [int]<==>short

3.int

     unsigned int

     signed int<==>int

4.long

     unsigned long [int]

     signed long [int]<==>long

其中sizeof(long)>=sizeof(int)，unsigned代表无符号数

我们这里要说明一下这里的unsigned代表无符号数但是他打印用%u打印不能用%d打印，还有无符号数不是吧负数的符号去掉而是转化对应的正数

int main()
{
	unsigned num = -10;
	printf("%u\n", num);
	return 0;
}

• 浮点数家族

float     单精度浮点型

double    双精度浮点型

• 构造类型

> 数组类型

> 结构体类型 struct

> 枚举类型 enum

> 联合类型 union

• 指针类型

int *pi;

char *pc;

float* pf;

void* pv;

• 空类型

void 表示空类型（无类型）

通常应用于函数的返回类型、函数的参数、指针类型

整形在内存中的存储

在我们创建一个变量的时候，我们需要在内存中给我们的变量开辟内存空间，那我们把变量怎么放在内存中存储呢？我不说你肯定也是知道的，那就是转化为二进制，而在二进制我们又分为原码反码和补码，我们接下来介绍原码反码补码的概念吧！

原码：

        正数:正数的原码为该数转化为二进制的码

        负数：负数的原码符号位为1其他位为该数正数的原码的值

反码：

       正数：正数的反码为该数转化为二进制的码

       负数：负数的符号位不变（为1），其他位按位取反（其中这与~不一样，~是把符号位也取反）

补码：

      正数：正数的补码为该数转化为二进制的码

      负数：负数的补码为该数的反码+1

小技巧：正数的原码反码补码相同，负数原码是该数的二进制（符号位为1），反码是符号位不变，其他位按位取反，补码是反码+1

• 既然有这么多的码值那在内存中我们存的是什么码呢？答案是补码为啥呢？

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；

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。

• 它是怎么把符号位和值域统一的呢？此外计算机没有减法都是加法，那怎么把减法转化为加法计算呢？

比如我们计算1-1，这个在计算机怎么计算呢？首先我们在前面说过它是没有减法运算的，我们就可以变成加法运算变成1+（-1），然后我们又说过整形在内存中存储的是补码，所以我们要把1和（-1），都变成他们的补码，由于正数的补码就是原码而负1需要转化

1补码 00000000000000000000000000000001

-1的原码10000000000000000000000000000001

-1的反码1111111111111111111111111111111111110

-1的补码1111111111111111111111111111111111111

所以相加之后进了一位一

100000000000000000000000000000000

前面的一被舍掉所以结果为0；

但是如果用原码计算之后你就会发现它就是个很大很大的数字，所以我们为了统一，我们在内存中存储的补码。

• 在理解了我们内存中是用补码存储的，那究竟具体放在什么位置呢？是正着放的？逆着放的？还是打乱放的呢？

 这里由于10转化为16进制（在内存中都是以16进制展示的）为0x00 00 00 0a，但是在内存中存储的是0a 00 00 00，显然在内存中是逆着存放的。

那为什么会逆着存放呢？

这时候我们就引入了大小端，由于不同的编译器是不一样的，有的是按小端存储的有的是按大端存储的，而在vs编译器中是小端存储

大小端介绍（重点记住，面试是经常考的哦）

• 大小端定义：

大端（存储）模式，是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，是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。

这里解释一下什么是低地址，高地址，低字节，高字节。

我们学了指针也是知道的，内存是由低地址到高地址的，那字节呢？比如521，1是个位，2是十位，5是百位，那很显然1就是低字节 5就是高字节呗 

• 为啥要存在大小端呢？

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。

• 一道百度工程师面试题

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。（10分）

• 答：

大端（存储）模式，是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，是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。

那我们如何判断当前机器是哪种字节序呢?

我们如何思考呢?

 首先我们先想一下大小端的定义，小端低字节放在低地址处高字节放在高地址处，大端低字节放在高地址处，高字节放在低地址处。那我们可以观察到小端时候1在前面，大端时候那就在最后一个字节，所以我们就可以判断第一个字节，如果第一个字节为1的话那就为小端存储，相反则为大端存储，那既然我们判断大小端要一个一个字节进行访问的话，那我们就不能用int类型，只能强制转换为char*的指针类型。好了开始看代码吧！

#include<stdio.h>
int main()
{

	int a= 1;
	char* pa = (char*)&a;//因为要看大小端需要一个一个字节进行访问               
	if (1 == *pa)//，所以我们要强制转换为char*的指针，至于为啥是指针呢，
	{              //因为我们要看在内存中的存储
		printf("小端\n"); 

	}
	else
	{
		printf("大端\n");
	}
}

如果你用上一种方法会被面试官瞧不起的试试下面的

#include<stdio.h>
int check_sys()
{
	int a = 1;
	return *(char*)&a;
}
int main()
{
	int ret = check_sys();
	if (1 == ret)
	{
		printf("小端模式\n");
	}
	else
	{
		printf("大端模式\n");
	}

}

当然这种方法还是不够高级，等我们学了联合体再用那种高级方法。

学了这么多该到练习的时候喽

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;
}

 为啥会出现这样的结果呢？接下来我们来分析一下

-1的二进制位存在内存中的补码为1111111111111111111111111111111

又因为我们放到char里要发生截断变成11111111

然后打印为%d所以为整型，我们就要整型提升变成11111111111111111111111111111111

又因为这是原来的补码我们打印的是原码，所以我们要先变成反码11111111111111111111111111111110，原码为符号位不变其他位按位取反1000000000000000000000000001所以打印结果为-1，那b呢？刚才上面我们也说过在vs编译器中signed char《==》char，所以b的结果也为-1；这里的c就很特殊了因为是无符号数，无符号数要存负数的话，就要将负数转化为它对应的正数，那我们来分析一下，-1的补码为11111111111111111111111111111111存到char里进行截断，截断之后变成11111111，整形提升（因为是无符号数整形提升补0）变成00000000000000000000000011111111，打印我们要把它变成原码，因为它的符号位为0，所以是正数，所以它的补码就是原码就是为255.

2.
#include <stdio.h>
int main()
{
    char a = -128;
    printf("%u\n",a);
    return 0;
}

这个又会输出什么呢？

 这又是什么鬼，我们来分析一下，-128的原码为10000000000000000000000010000000

反码11111111111111111111111101111111补码为11111111111111111111111110000000

我们存到char里进行截断变成10000000整形提升11111111111111111111111110000000，由于，以%u打印认为它是正数原码反码补码相同所以打印的就是它。转化为十进制就是4294967168

3.
#include <stdio.h>
int main()
{
    char a = 128;
    printf("%u\n",a);
    return 0;
}

这个输出的又是什么呢？

为什么还是这个呢?

我们继续分析128的补码就是原码为 00000000000000000000000010000000放到char里要进行截断变成10000000，眼不眼熟是不截断之后跟上面的一样，由于都用%u打印所以之后的操作就都一样了，结果也为这个数。

4.
int i= -20;
unsigned  int  j = 10;
printf("%d\n", i+j);

这个会输出啥呢？

这个应为都是整形打印的还是整形所以相加为-10

我们还是来分析一下吧 20的原码为10000000000000000000000000010100反码为11111111111111111111111111101011补码为11111111111111111111111111101110而10的原码反码补码都相同为00000000000000000000000000001010都是int类型不需要整形提升相加之后转化为原码就是-10了。

unsigned int i;
for(i = 9; i >= 0; i--)
{
    printf("%u\n",i);
}

 这又是什么情况呢？我们来分析一下

我们从9一直执行到0打印9-0，又因为呢，我们类型是unsignedint类型他就会把你给他的数全部变成正数又因为我们这个判断条件是大于等于0的所以条件恒成立，那至于后面的数怎么出来的呢？我们0判断之后接着就判断-1，-2（这些数被认为都是恒大于0的因为类型是unsignedint）那-1转化为无符号数就是图上的这些因此就变成了死循环。

6.
int main()
{
    char a[1000];
    int i;
    for(i=0; i<1000; i++)
   {
        a[i] = -1-i;
   }
    printf("%d",strlen(a));
    return 0;
}

这个又会发生什么呢?

 

根据有符号char和无符号char我们可以看图中知道有符号char的范围就是-128--127，而无符号char是0---255，要注意的是有符号char在进行循环的时候就好像一个圆在循环似的，一直循环

 

 由于这里要求a的长度那就找0前面的元素相加就是a的长度，显然就是127+128得到的所以结果为255.

7.
#include <stdio.h>
unsigned char i = 0;
int main()
{
    for(i = 0;i<=255;i++)
   {
        printf("hello world\n");
   }
    return 0;
}

根据我们刚才分析的无符号char的范围是0-255，而这里for循环判断条件是i<=255所以会恒成立，造成死循环。

浮点型在内存中的存储

浮点数家族

 float

double

long double 

举例

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;
}

猜猜会输出什么呢?

从这里可以发现整形打印整形，是按照整形的方式存储的，浮点型打印浮点型，是按照浮点数形式存储的，所以两个类型存储的方式是不一样的，那接下来我们看看有哪些不一样呢？ 

浮点数存储的规则

• 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

• 举例

• 十进制的5.0，写成二进制是 101.0 ，相当于 1.01×2^2 。 那么，按照上面V的格式，可以得出s=0，M=1.01，E=2。 十进制的-5.0，写成二进制是 -101.0 ，相当于 -1.01×2^2 。那么，s=1，M=1.01，E=2。

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。

 

• M和E中的放入

IEEE 754对有效数字M和指数E，还有一些特别规定。 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

• M和E的取出

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0~255；如果E为11位，它的取值范围为0~2047。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。

• E不全为0或不全为1

这时，浮点数就采用下面的规则表示，即指数E的计算值减去127（或1023），得到真实值，再将 有效数字M前加上第一位的1。 比如： 0.5（1/2）的二进制形式为0.1，由于规定正数部分必须为1，即将小数点右移1位，则为 1.0*2^(-1)，其阶码为-1+127=126，表示为 01111110，而尾数1.0去掉整数部分为0，补齐0到23位00000000000000000000000，则其二进 制表示形式为:

• E全为0

这时，浮点数的指数E等于1-127（或者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。这样做是为了表示±0，以及接近于 0的很小的数字。

• E全为1

这时，如果有效数字M全为0，表示±无穷大（正负取决于符号位s）；

• 上面题的解释

首先，将 0x00000009 拆分，得到第一位符号位s=0，后面8位的指数 E=00000000 ，最后23位的有效数 字M=000 0000 0000 0000 0000 1001。

由于指数E全为0，所以符合上一节的第二种情况。因此，浮点数V就写成： V=(-1)^0 × 0.00000000000000000001001×2^(-126)=1.001×2^(-146) 显然，V是一个很小的接近于0的正数，所以用十进制小数表示就是0.000000

• 第二个题

 首先，浮点数9.0等于二进制的1001.0，即1.001×2^3。 那么，第一位的符号位s=0，有效数字M等于001后面再加20个0，凑满23位，指数E等于3+127=130， 即10000010。 所以，写成二进制形式，应该是s+E+M，即 这个32位的二进制数，还原成十进制，正是 1091567616 。 本章完。 9 -> 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001 9.0 -> 1001.0 ->(-1)^01.0012^3 -> s=0, M=1.001,E=3+127=130 0 10000010 001 0000 0000 0000 0000 0000 

总结

这篇关于深度理解数据在内存中的存储的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对大家有所帮助，也希望大家多多支持为之网！