数据在内存中的存储

1.数据类型

char             字符类型           1个字节

short            短整型               2个字节

int                 整形                  4个字节

long              长整型              4个字节

long long      更长的整型       8个字节

float              单精度浮点数   4个字节

double          双精度浮点数   8个字节

unsigned代表无符号

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

char

      unsigned char 

       signed  char

short

      unsigned  short [ int ]

       signed  short [ int ]

int

      unsigned  int 

       signed int

long

    unsigned long [ int ]       

     signed   long[ int ]

浮点数家族

 float

double

long double

 构造类型

数组类型

结构体类型  struct

联合体         union

枚举类型     enum

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。

 2.整形在内存中的存储

我们知道一个变量的创建是在内存中开辟空间的，并根据类型确定空间大小

那么，他们实在内存中如何存储的呢？

计算机中整数有三种二进制表示方法，即原码、反码和补码

分为符号位和数值位两部分，符号位都是用0表示“正”，用1表示“负”

正数的原反补都相同

直接将数值按照正负数的形式翻译成二进制就可以得到原码。

符号位不变按位取反得到反码

反码+1得到补码

内存中存储的时补码

打印时打印的原码

为什么内存中存的是补码？

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。

为什么顺序有点不对呢？

大端和小端

超过一个字节，就有字节顺序的问题，根据不同的编译器，具有不同的存储方式

大端

高位低地址，低位高地址

小端

高位高地址，低位低地址

判断大小端

#include<stdio.h>

int check_sys()

{

   int i = 1; return (*(char *)&i);

}

int main()

{

   int ret = check_sys();  

   if(ret == 1)

{   

    printf("小端\n");

}

    else

{

    printf("大端\n");

}

    return 0;

}

在VS2022中是小端存储

整形截断

• 截断是将所占字节大的元素赋给所占字节小的元素

整形提升

表达式的整形运算在CPU的ALU内执行，而ALU的操作字节长度一般为int的字节长度，这也是CPU通用寄存器的长度。通用CPU难以实现两个小于int长度的n个字节直接相加运算，所以，表达式中各种长度可能小于int长度的整形值，都要先转换为int或者unsigned int ，再送入CPU进行运算。

如何进行整型提升？

正数的整形提升在高位全部补0，负数的整形提升在高位全部补1

举例1

char a = 10;

char b = -127;

char c = a + b;

printf( "%d \n" , c );

 

// a:    00001010
// b:    10000001  (补码)
// step2: 计算 a + b 前会先进行整形提升:
// a:    00000000000000000000000000001010
// b:    11111111111111111111111110000001
// step3: 计算 a + b :
// a+b:  11111111111111111111111110001011
// step4: 将 a + b 的结果放入 c, 由于 c 仅有一个字节的大小，所以会发生截断：
// c:    10001011
// 说明：得到的结果是负数，负数在内存中的存储是以补码的形式进行的，也就是说 10001011 是 c 的补码
// 那么c的反码是: 10001010, 原码是: 11110101, 代表的数字就是 -117

 举例2

char a = 10;

char b = -127;

char c = a + b;

printf( "%d \n" , c );

// a:    00001010
// b:    10000001  (补码)
// step2: 计算 a + b 前会先进行整形提升:
// a:    00000000000000000000000000001010
// b:    11111111111111111111111110000001
// step3: 计算 a + b :
// a+b:  11111111111111111111111110001011
// step4: 将 a + b 的结果放入 c, 由于 c 仅有一个字节的大小，所以会发生截断：
// c:    10001011
// 说明：得到的结果是负数，负数在内存中的存储是以补码的形式进行的，也就是说 10001011 是 c 的补码
// 那么c的反码是: 10001010, 原码是: 11110101, 代表的数字就是 -117
// c:    10000010
//       对c进行整形提升（负数的整形提升高位补1）:
// c:    11111111111111111111111110000010    (存的是补码)
// c:    11111111111111111111111110000001    (这是反码)
// c:    10000000000000000000000001111110    (这是原码)

 3.浮点数在内存中的存储

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. (-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5.0

二进制101.1

相当于1.01x2^2

其中S=0，M=1.01，E=2

-5.0

就是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。

EEE 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，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。

至于指数E，情况就比较复杂。

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

 0 01111110 00000000000000000000000

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）；

举例