C语言数据的存储超详细讲解中篇练习
时间：2022-07-20 10:33:49 | 栏目：C代码 | 点击：次
前言
本文继续学习数据在内存中存储的相关知识点。
- 数据存储
- 整型提升
数据的存储的知识点练习
通过几个练习来深入学习数据在内存中存储的知识点，先复习前面学过的整形提升的知识点：C语言操作符超详细讲解下篇
整形提升是按照变量的数据类型的符号来提升的
负数的整形提升，最高位补充符号位，即1，例如
char a=-1;
11111111 截断后的补码
11111111111111111111111111111111 整形提升后
正数的整形提升，最高位补充符号位，即0，例如：
char a=1;
00000001 截断后的补码
00000000000000000000000000000001 整形提升后
无符号类型的整形提升，最高位直接补充符号位，即0，例如：
unsigned char c = -1;
11111111 截断后的补码
00000000000000000000000011111111 整形提升后
练习 1
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;
}
乍得一看，以为结果是 -1，-1，-1，下面具体分析：
1、char a = -1;
第一步：-1是整数，在内存的存储形式
10000000000000000000000000000001 -1原码
11111111111111111111111111111110 -1反码
11111111111111111111111111111111 -1补码
第二步：赋值给变量a,截断补码低字节的数据
11111111
第三步：以%d的形式打印，先要整形提升，
因为变量a是有符号，且是负数，所以高位补1
11111111111111111111111111111111 补码
11111111111111111111111111111110 反码
10000000000000000000000000000001 原码
第四步：最终打印是的原码，数值是十进制 -1
2、signed char b = -1;
过程同有符号变量a的分析过程
3、unsigned char c = -1;
第一步：-1在内存的存储形式
10000000000000000000000000000001 -1原码
11111111111111111111111111111110 -1反码
11111111111111111111111111111111 -1补码
第二步：赋值给变量c,截断补码低字节的数据
11111111
第三步：以%d的形式打印，先要整形提升，
因为变量c是无符号的，最高位1为数据位，
不是符号位，所以高位直接补0
00000000000000000000000011111111 补码
第四步：因为正数三码相同
最终打印的是原码，数值是十进制255
结果见下图：
练习 2
int main()
{
char a = -128;
printf("%u\n", a);
return 0;
}
乍得一看，以为结果是 -128，下面具体分析：
char类型 有符号类型数据范围 -128-127
char a = -128;
第一步：-128在内存的存储形式
10000000000000000000000010000000 原码
11111111111111111111111101111111 反码
11111111111111111111111110000000 补码
第二步：赋值给char 变量a，发生截断，取低字节数据
10000000 - a
第三步：打印%u，首先进行整形提升
因为变量a是有符号，且是负数，所以高位补充符号位，即补1
11111111111111111111111110000000 补码 负数
第四步：%u，认为是无符号数据，即正数。最高位1为数据位
11111111111111111111111110000000 补码 正数
第五步：因为正数三码相同
最终打印的是原码，数值是十进制4,294,967,168
结果见下图：
练习 3
int main()
{
char a = 128;
printf("%u\n", a);
return 0;
}
乍得一看，以为结果是 128，下面具体分析：
第一步：整形128在内存的存储形式
00000000000000000000000010000000 原码=反码=补码
第二步：赋值给char类型 a，发生截断，取低字节数据
10000000 - a
第三步：按照%u打印，先对a进行整型提升，
因为变量a是有符号，且是负数，所以高位补充符号位，即补1
11111111111111111111111110000000 补码 负数
第四步：%u，认为是无符号数据，即正数。最高位1为数据位
11111111111111111111111110000000 补码 正数
第五步：因为正数三码相同
最终打印的是原码，数值是十进制4,294,967,168
结果见下图：
练习 4
int main()
{
int i = -20;
unsigned int j = 10;
printf("%d\n", i + j);
return 0;
}
乍得一看，以为结果是 -10，下面具体分析：
第一步：整形 -20 在内存的存储形式
10000000000000000000000000010100 原码
11111111111111111111111111101011 反码
11111111111111111111111111101100 补码
第二步：整形 10 在内存的存储形式
00000000000000000000000000001010 原码
00000000000000000000000000001010 反码
00000000000000000000000000001010 补码
第三步：i + j 补码相加
11111111111111111111111111101100 -20的补码
00000000000000000000000000001010 10的补码
11111111111111111111111111110110 相加后的补码
第四步：最终打印的是原码，数值是十进制 -10
11111111111111111111111111110101 反码
10000000000000000000000000001010 原码
结果见下图：
练习 5
int main()
{
unsigned int i = 0;
for ( i = 9 ; i >=0; i--)
{
printf("%u\n", i);
}
return 0;
}
乍得一看，以为结果是9 到0，共10个数，下面具体分析：
1、i从9到0时，
是正常的输出9到0
2、i=-1时
第一步：-1是整数，在内存的存储形式
10000000000000000000000000000001 -1原码
11111111111111111111111111111110 -1反码
11111111111111111111111111111111 -1补码
第二步：-1赋值给无符号类型时，认为最高1为数据位
11111111111111111111111111111111 变成的正数的补码了
数值大于0，又进入循环了，所以是死循环
结果见下图：
练习 6
int main()
{
char a[1000];
int i;
for (i = 0; i < 1000; i++)
{
a[i] = -1 - i;
}
printf("%d\n", strlen(a));//字符串长度，字符'\0'之前的字符个数
printf("%d\n", sizeof(a));//字符串中字符的个数
return 0;
}
乍得一看，以为结果是1000、1000，下面具体分析：
char类型 有符号类型数据范围 -128-127
1、i从0到127时，
是正常的输出-1 -2 -3 ....-128
2、i=128时
a[128]=-129
第一步：-129是整数，在内存的存储形式
10000000000000000000000010000001 原码
11111111111111111111111101111110 反码
11111111111111111111111101111111 补码
第二步：-129 赋值给char类型a[128]时，发生截断，取低字节数据
01111111 - a[128]=127
strlen求得字符串长度，是字符 ‘\0’ 之前的字符个数，而第256个元素a[256]=0时，ASCII码值就是0，也就是字符 ‘\0’ 的ASCII码值，于是认为字符串到此结束了，strlen(a)=255。
所以数组的元素规律是：
- 从-1到-128
- 然后输出127到0
- 又从-1到-128
- 然后输出127到0
- 这是一个循环，是一个圆
sizeof(a)求取字符串中字符的个数，sizeof(a)=1000：
数组中一共有1000个字符，第256个元素为0，ASCII码与字符’\0’, 一样，即字符串到此结束，strlen(a)=255。 ，从256到999都是有元素存在的，sizeof(a)=1000。下面是输出结果。
练习 7
unsigned char i = 0;//无符号类型的数据范围是：0-255
int main()
{
for ( i = 0; i <=255; i++)
{
printf("hello world\n");
}
return 0;
}
乍得一看，以为结果是打印256行 hello world，下面具体分析：
1、i从0到255时
正常打印 hello world
2、当i=256时
第一步：i=256,在内存中的存储形式
00000000000000000000000100000000 补码
赋值给无符号char i，发生截断，取低字节数据
00000000 - i 此时i又满足循环条件了，又陷入死循环了
结果见下图所示：
总结
通过7个练习来巩固数据存储的知识点，尤其是整型提升的内容，要注意掌握。
下一篇更新浮点型在内存中的存储的相关知识点。