C语言：数据在内存中的存储
大家好，上次学习还是5月31，从今天开始，暑假学习正式开始喽！快一起叭。
这次的内容是数据在内存中的存储。
仍然是点赞+关注，追番不迷路，谢谢大家！
文章目录
1. 整数在内存中的存储
(1)整形存储的是二进制的补码
这部分的内容我们在之前已经讲解过了，具体内容在链接
整数有原码，反码，补码这三种2进制的表达形式。但是内存中存放的是补码。计算使用的是内存中的二进制，所以计算使用的就是补码。
有符号的整数，三种表示方法均有（符号位，数值位）两部分，符号位是最高位的一位:且0表示正，1表示负。其余的31位均是数值位。
- 正整数的原反补均相同。
- 负整数的原反补均不一样。
- 原码：直接将数值按照正负数的形式翻译成二进制得到的就是原码。
- 反码：原码的符号位不变，其余位按位取反(~)
- 补码：反码+1
(2) 大小端字节序和字节序判断
整数在内存中存储时非常重要的一个事情
为什么是‘字节序’？因为是以字节为单位来讨论它们的顺序。
地址：低--------------------->高（从左到右，低地址–>高地址）
内容：高--------------------->低（从左到右，万千百十，高字节内容–>低字节内容）
大端字节序（正着放）：将一个数据的低位字节内容 存放在内存的高地址处
小端字节序（倒着放）：将一个数据的高位字节内容存放在内存的高地址处
上图展示的就是小端字节序。
(3)练习
练习一：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。
----思绪
【从简单开始，设a的值是1（a是int类型，占4个字节），它的十进制是0x00 00 00 01。如果是大端字节序（01 00 00 00，小端（00 00 00 01），只需要去拿四个字节中的第一个字节，如果是大端字节序存储，则第一个字节是1，小端则第一个字节是0。现在需要想办法拿到int类型数字的第一个字节----拿到首个字节的地址，强制类型转换成char*，之后再解引用，即可拿到第一个字节的内容】
int main()
{
int a = 1;
if (*(char*)&a == 1)
printf("小端字节序储存\n");
else
printf("大端字节序储存\n");
return 0;
}
练习二
int main()
{
signed char a = -1;
unsigned char b = -1;
printf("a=%d,b=%d", a, b);
//%d打印有符号整数，%u是打印无符号整数
return 0;
}
-1的原码:10000000000000000000000000000001
-1的反码:1111111111111111111111111111111111110
-1的补码:1111111111111111111111111111111111111
以上写的是int类型，4个字节，4*8=32个比特位。
但是a和b是char类型，8个比特位（现在取int类型低位的8个比特位）所以a(char类型)里面放的是11111111，%d(整数32比特位)打印它的时候，需要整型提升，提升的时候需要看a是什么类型，signed提升(补符号位，即第一个)之后是11111…（32位）之后取反加一得数值-1。无符号unsigned提升，其余高位补0，即000…11111111,开头是0，正数，反即原，即255
此处再附送一道练习题：
int main()
{
char a = -128;
printf("%u", a);//打印无符号整数，11...100000000,说它是无符号-->正数，补码即原码
printf("%d", a);//打印有符号整数，开头是1，负数，取反加一
return 0;
}
练习三
int main()
{
char a[1000];
int i;
for (i = 0; i < 1000; i++)
{
a[i] = -1 - i;
}
printf("%d", strlen(a));
return 0;
}
//结果是255
此处需要注意的是，char类型的取值范围是：-128~127。此处a=128，存不下。unsigned char是0 ~255。【signed认为第一个是符号位，unsigned认为不是】
i从0开始加，加到127，再加1，则变为-128，之后继续-1，则-127，-126，-125…-1，0。在遇到0之后，strlen便不在继续统计(strlen统计\0之前的字符个数)
练习题
#include<stdio.h>
unsigned char i = 0;
int main()
{
for (i = 0; i <= 255; i++)
{
printf("hello world");
}
}
在此处，i的范围是0~255，一直符合条件，for陷入死循环。
练习四
#include <stdio.h>
//X86环境 ⼩端字节序
int main()
{
int a[4] = { 1, 2, 3, 4 };
int *ptr1 = (int *)(&a + 1);
int *ptr2 = (int *)((int)a + 1);
printf("%x,%x", ptr1[-1], *ptr2);
return 0;
}
&a的类型是int* [4]，在题目中将其强制类型转换成int*类型（&a+1即ptr1亦然）
a是整个数组的地址，(int)a是将地址强制类型转换成int类型。假设a的地址是0x10，(int)a+1即0x10+1（16+1），即0x11（17）【两者之间差一个字节】，再将0x11又转换成int*类型赋给ptr2
2.浮点数在内存中的存储
1.浮点数类型
浮点数包括的类型：float，double，long double
2. 浮点数公式
（1） 根据国际标准IEEE754，任意一个二进制浮点数V可以表示成下面的形式：
V = (−1) 的S次方 M ∗ 2的E次方
- 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，1<=M<2
- E 表示指数位
（2） 浮点数的存储，存储的就是S.M.E相关的值。
（3） IEEE 754规定：
对于32位的浮点数(float)，最高的1位存储符号位S，接着的8位存储指数E，剩下的23位存储有效数字M
对于64位的浮点数(double)，最高的1位存储符号位S，接着的11位存储指数E，剩下的52位存储有效数字M
3.有效数字M
对于有效数字M，有特别的规定：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。【原因: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。】
4.指数E
指数E的情况较为复杂，首先，E是无符号整数(unsigned int)，如果E是8位，取值范围是255；如果是11位，取值范围是1047。
但是，科学计数法中，指数是可以是负数的。比如：十进制的0.5，即二进制0.1,即
所以，IEE 754规定：存入内存时，E的真实值必须再加上中间数（对于8位的E，中间数是127；对于11位的E，中间数是1023）。假如E的值是10，存入的是10+127=137，即10001001。（这个行为可以让E变为正数）
IEE 754规定：指数E从内存中取出分为3种情况：
(1)正常情况下（即不全不是0或不全是1）：E-127或1023得到真实值，再在有效数字M前面加上1。
(2)E全为0：这时，浮点数的指数（即真实的E）是-127或者-1023，1.xxxxx乘2的-127次方，这个数字无限接近于0 。==真实值E=1-127=-126，且有效值M不再加上第一位1。==还原位0.xxxxx的小数。
(3)E全为1：这时，浮点数的指数（即真实的E）是128或者，1.xxxxx乘2的128次方，这个数字接近于无穷大。
- 以整数的形式放进去，再以整数的形式取出来---->按整数的视角来看，原反补。int n = 9; --------printf(“n的值为：%d\n”, n);【答案：9】
- 以浮点数的形式放进去，以浮点数的形式取出来—>S,M,E相关的东西。*pFloat = 9.0;------- printf(“*pFloat的值为：%f\n”, *pFloat);【答案：9.0】
- 以整数的形式放进去，再以浮点数的形式取出来—>整数放进到二进制序列 当成 浮点数的序列往出返，解析。int n = 9;-----printf(“*pFloat的值为：%f\n”, *pFloat);
- 以浮点数的形式放进去，以整数的形式读取—>先将它弄成二进制序列，当成补码。*pFloat = 9.0;-----printf(“num的值为：%d\n”, n);
5.练习题
#include <stdio.h>
int main()
{
int n = 9;
float* pFloat = (float*)&n;
printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat);
*pFloat = 9.0;
printf("num的值为：%d\n", n);
return 0;
}
1. 第一部分：整------>浮点数
int n = 9;
float* pFloat = (float*)&n;
printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat);//%f只能打印小数点后6位
第一步：先将n的二进制写出来：00000000000000000000000000001001
0 00000000 00000000000000000001001
S是0 E M
}
因为E全是0，所以E=-126，且还原为小数0.00000000000000000001001
(-1)^0 * 0.00000000000000000001001 * 2^-126 ，这个数接近于0，只打印6位，即0.000000。
2. 第二部分：浮点---->整数
*pFloat = 9.0;
printf("num的值为：%d\n", n);
9.0------>1001.0---->1.0010 * 2^3
正数S=0；有效数M是0010：指数E的真实值是3（存进去的是127+3=130，130是10000010），写成二进制形式
0 10000010 00000000000000010转换成整数即可1091567616
原文地址：https://blog.csdn.net/2402_83250773/article/details/139365382
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