C语言编程数据在内存中的存储详解

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  • 变量在计算机中有三种表示方式,原码反码,补码
    • 原码
    • 反码
    • 补码
  • 总结一下
    • 浮点数在内存的储存
      C语言中,有几种基本内置类型。
      int
      unsigned int
      signed int
      char
      unsigned char
      signed char
      long
      unsigned long
      signed long
      float
      double
      在内存中创建变量,会在内存中开辟空间,并为其赋值。
      int a=10;
      在计算机中,所有数据都是以二进制的形式存储在内存中。

      变量在计算机中有三种表示方式,原码反码,补码
      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

      补码
      反码+1就得到补码
      对于整型
      int
      char
      类型的数据而言,数据存放内存中其实存放的是补码。并且,运算时也是以补码的形式进行运算。
      再来了解一下数据在内存中的储存模式。
      • 大端存储:,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: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。
      同时要求,数据以什么模式存如内存中,还要以什么顺序拿出。
      现在,vs好像都是以小端模式进行存储。
      来做几道题,去研究数据在内存中的存储
      在原,反,补码中。如果是有符号的第一位,就是符号位,0为正,-1为负。
      #include 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; }

      a为-1,所有整型,初始认为是int类型,32个二进制位。
      a:10000000 00000000 00000000 00000001-原码
      -----11111111 11111111 11111111 11111110-反码
      -----11111111 11111111 11111111 11111111-补码
      在赋给char类型。当然,一切运算都是以补码的形式进行。无论是类型提升,还是截断,都是以补码的形式,只有表示的时候才会回到原码。
      11111111 11111111 11111111 11111111-补码
      截断-char型
      11111111-a
      又要求以%d打印,**就需要整型提升,而整型提升要看a这个变量本身的类型。**如果变量是无符号的就补0,有符号的如果符号位是1就补1.这个a是有符号的类型,符号位又是1是个负数,就补符号位1.
      1111111 111111111 11111111 11111111-提升后的补码
      再有符号的十进制数打印,还要看补码的符号位,如果是正数,就原反补相同。
      11111111 11111111 11111111 11111110-反码。
      10000000 00000000 00000000 000000001-原码
      在打印就是-1
      b和a是一样的有符号的都是-1。
      c是无符号的char但,-1
      ----10000000 00000000 00000000 00000001-原码
      -----11111111 11111111 11111111 11111110-反码
      -----11111111 11111111 11111111 11111111-补码
      再赋给c进行截断。
      还是
      11111111-补码
      进行整型提升,就要看c,是无符号,则第1个1就是不是符号位。则补0,就行了。
      00000000 00000000 00000000 11111111-补码
      再看以什么类型进行打印,有符号整型,再看符号位是0,就代表是正数,就原反补相同。直接打印255.

      总结一下 1,整型数据,初始时默认int,32个比特位,先变成补码再截断或提升,再赋值给某个类型的变量(原码转反码,符号位不变11)。
      2,所有数据在内存中都是以补码的形式进行存储,以及运算,包括各种整型提升与截断。运算时都要整型提升成32位,再看是否截断。
      3,整型提升时,要看该变量的类型,如果是有符号类型,看第一个二进制位符号位,如果符号位是1,就补1,如果是0,就补0。如果变量是无符号类型,就全补0。
      4,打印时,要考虑,以什么形式打印。如果是%d,有符号的十进制进行打印,要看提升后的符号位,如果是1,就代表是负数,要转为原码打印,如果是0,就直接打印(正数原,反,补码都一样)。如果是无符号的打印,就代表其补码代表的就是一个无符号数的补码,则原反补相同,就是补码直接打印。
      再来多看几道题
      #include int main(){char a = -128; printf("%u\n",a); return 0;}

      a
      10000000 00000000 00000000 10000000-原码
      111111111 111111111 111111111 011111111-反码
      111111111 111111111 111111111 10000000-补码
      补码再进行截断
      10000000
      要以无符号十进制进行打印。整型提升
      111111111 111111111 111111111 10000000
      因为是无符号打印,就代表,这个补码代表的是一个无符号数。
      直接就是原码。
      11111111 11111111 11111111 10000000-原码
      打印为4294967168
      #include int main(){char a = 128; printf("%u\n",a); return 0;

      和上一题一样
      a
      10000000 00000000 00000000 10000000-原码
      111111111 111111111 111111111 011111111-反码
      111111111 111111111 111111111 10000000-补码
      截断后,为-10000000
      再提升,打印,就还是
      111111111 111111111 111111111 10000000
      直接打印。4294967168
      int i=-10; unsigned int j=20; printf("%d",i+j);

      已经说了,所有运算都是以补码的形式进行。
      i
      00000000 00000000 00000000 00001010-原码
      00000000 00000000 00000000 00001010-反码
      00000000 00000000 00000000 00001010-补码
      正数原,反,补,相同。
      j
      10000000 0000000 0000000 00010100-原码
      11111111 11111111 11111111 11101011-反码
      11111111 11111111 11111111 11101100-补码
      i+j
      i:00000000 00000000 00000000 00001010
      j:11111111 11111111 11111111 111011 00
      结果
      11111111 11111111 11111111 11111110-补码
      怎么打印还是要看以什么形式打印,%d有符号打印,就转回原码
      11111111 11111111 11111111 11110110-补码
      11111111 11111111 11111111 11110101-反码
      10000000 00000000 00000000 00001010-原码
      结果就是-10.
      char
      -128到127
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      再来一题
      int main(){char a[1000]; int i; for(i=0; i<1000; i++){a[i] = -1-i; }printf("%d",strlen(a)); return 0; }

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      10000000000000000000000010000001- -129原码
      11111111111111111111111101111110-反码
      11111111111111111111111101111111-补码
      因为是放进char类型内存,要截断,
      011111111
      按照char 类型的补码对比,就是127。
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      会是一类循环的数字题目中,从-1走到-128,再从-128到127,再到1,0.
      \0的ASCII码值就是0,再char类型中,0就代表\0。所以会计算255个数。

      浮点数在内存的储存 根据标准,所有的浮点数都能
      (-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
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      9.0
      1001.0--------(-1)^ 0 * 1.001*2^3
      m的值都是大于等于1,小于二
      而M处都是储存001,也就是小数点后的数字。
      且,E处,是要e+127再放进E处。
      将9.0储存进内存中,
      0 100000010 00100000000000000000000
      (-1)^0*1.001*2^(130-127)
      如果E中储存的都是0或都是1,就会出现极小值或极大值。
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