关于C语言中数据在内存中的存储详解
时间：2021-09-15 10:44:24 | 栏目：C代码 | 点击：次
前言
1. 数据类型详细介绍
2. 整形在内存中的存储：原码、反码、补码
3. 大小端字节序介绍及判断
4. 浮点型在内存中的存储解析
一、数据类型介绍
1.类型的基本归类
1.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]
2.浮点型家族
float
double
3.构造类型
数组类型
结构体类型 struct
枚举类型 enum
联合类型 union
4.指针类型
int pi;
char pc;
float pf;
void pv;
5.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
二、整型在内存中的存储
1.原码、反码、补码
计算机中的有符号数有三种表示方法，即原码、反码和补码。
三种表示方法均有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”，而数值位
三种表示方法各不相同。
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。
代码如下：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
int main()
{
int a = 20; //00000000 00000000 00000000 00010100 20的原码、反码、补码相同
int b = -10; //10000000 00000000 00000000 00001010 10的原码
printf("%d\n", a + b); //11111111 11111111 11111111 11110101 10的反码
return 0; //11111111 11111111 11111111 11110110 10的补码
} //00000000 00000000 00000000 00010100 20的补码
//100000000 00000000 00000000 00001010 两者相加,因为int只有32位丢掉最前面的
2.内存中怎样存储
3.大小端字节序
1.大端小端的概念
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。
2.大小端字节序的由来
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8bit的char之外，还有16bit的short型，32bit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果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。
例如一个 16bit 的 short 型 x ，在内存中的地址为 0x0010 ， x 的值为 0x1122 ，那么 0x11 为高字节， 0x22为低字节。对于大端模式，就将 0x11 放在低地址中，即 0x0010 中， 0x22 放在高地址中，即 0x0011 中。小端模式，刚好相反。我们常用的 X86 结构是小端模式，而 KEIL C51 则为大端模式。很多的ARM，DSP都为小端模式。有些ARM处理器还可以由硬件来选择是大端模式还是小端模式。
3.判断系统是大端还是小端
代码如下：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
int FindKey(int i)
{
return *(char*)&i;
}
int main()
{
int i = 1;
int ret = FindKey(i);
if (ret == 1)
{
printf("小端!\n");
}
else
{
printf("大端!\n");
}
return 0;
}
4.整形存储的典型例题
代码如下：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
int main()
{
char a = -1; //10000000 00000000 00000000 000000001 -1的原码
signed char b = -1; //11111111 11111111 11111111 111111110 -1的反码
unsigned char c = -1; //11111111 11111111 11111111 111111111 -1的补码
printf("a=%d,b=%d,c=%d", a, b, c); //因为a是字符类型，所以发生截断 111111111
return 0; //%d打印十进制，所以发生整形提升，按符号位来提升
} //11111111 11111111 11111111 11111111 -1的补码，所以原码为-1
//对于unsigned char来说 11111111 中1不是符号位所以高位补0
//00000000 00000000 00000000 11111111 所以为正数，原、反、补相同为255
代码如下：
int main()
{
char a = -128; //10000000 00000000 00000000 10000000 128的原码
printf("%u\n", a); //11111111 11111111 11111111 01111111 128的反码
} //11111111 11111111 11111111 10000000 128的补码
//因为a是字符类型,所以发生截断 10000000 a的值
//%u是打印无符号整形,所以发成整形提升
//11111111 11111111 11111111 10000000
//%u是无符号整形，所以原码、反码、补码相同
代码如下：
int main()
{
char a = 128; //00000000 00000000 00000000 10000000 128的原码
printf("%u\n", a); //01111111 11111111 11111111 01111111 128的反码
} //01111111 11111111 11111111 10000000 128的补码
//因为a是char类型，所以发生截断 10000000 -a
//%u是打印无符号整形,所以发生整形提升,因为是char类型,所以高位是符号位
//11111111 11111111 11111111 100000000
//%u是无符号整形，所以原码、反码、补码相同
代码如下：
int main()
{
int i = -20; //10000000 00000000 00000000 00010100 -20的原码
unsigned int j = 10; //11111111 11111111 11111111 11101011 -20的反码
printf("%d\n", i + j); //11111111 11111111 11111111 11101100 -20的补码
} //00000000 00000000 00000000 00001010 10的原码、反码、补码
//11111111 11111111 11111111 11110110 相加为补码
//11111111 11111111 11111111 11110101 反码
//10000000 00000000 00000000 00001010 补码 为-10
代码如下：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<Windows.h>
int main()
{
unsigned int i = 0; //此时打印完9 8 7 6 5 4 3 2 1 0减减为-1是无符号在内存中补码是全部为1,i恒大于0
for (i = 9; i >= 0; i--)
{
printf("%u \n", i);
Sleep(1000);
}
return 0;
}
代码如下：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<Windows.h>
int main()
{
unsigned int i = 0; //此时打印完9 8 7 6 5 4 3 2 1 0减减为-1是无符号在内存中补码是全部为1,i恒大于0
for (i = 9; i >= 0; i--)
{
printf("%u \n", i);
Sleep(1000);
}
return 0;
}
代码如下：
unsigned char i = 0;
int main()
{
for (i = 0; i <= 255; i++) //死循环的打印bit，因为unsigned char取值范围是0-255，所以for循环永远成立
{
printf("bit\n");
}
return 0;
}
三、浮点型在内存中的存储
1.浮点型怎么存储
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.(-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。
2.M表示有效数字，大于等于1，小于2。
3.2^E表示指数位。
举例来说： 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
2.浮点型存储例题
代码如下：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#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;
}
总结
以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单介绍了数据整形和浮点型在内存中的存储，了解这个更能令我们了解数据怎么在内存中存储。另外，如果上述有任何问题，请懂哥指教，不过没关系，主要是自己能坚持，更希望有一起学习的同学可以帮我指正，但是如果可以请温柔一点跟我讲，爱与和平是永远的主题，爱各位了。