C语言进阶——数据的存储

知识的价值不在于占有，而在于使用。这篇文章主要讲述C语言进阶——数据的存储相关的知识，希望能为你提供帮助。
数据的存储深度剖析数据在内存中的存储

数据类型详细介绍
整型在内存中的存储：原码、反码、补码
大小端字节序介绍及判断
浮点型在内存中的存储解析

数据类型详细介绍

C语言类型
类型的意义
类型的基本归类

数据类型在内存中的存储一个变量的创建是要在内存中开辟空间的，空间的大小根据变量的数据类型决定。
原码、反码、补码

int main() { int a=20; //二进制 //0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100 原码 //0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100 反码 //0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100 补码 //十六进制 //0x00 00 00 14int b=-10; //1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 原码 //1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0101 反码 //1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110 补码 //补码的十六进制 //0xFF FF FF F6//整数在内存中是倒着存的 //例如： //a的存储：0x14 00 00 00 //b的存储：0xF6 FF FF FFreturn 0 ; }

梳理
在实际代码运行中，数据并不是按照我们写的数值顺序存储。为什么呢？
大小端介绍1.什么是大端小端
2.为什么有大端和小端：
百度2015年系统工程师笔试题

//小程序 int check_sys(void) { int a=1; char* p=(char*)& a; if(*p==1) { return 1; } else { return 0; } }//优化1 int check_sys(void) { int a=1; char* p=(char*)& a; //返回1，小端 //返回0，大端 return *p; }//优化2 int check_sys(void) { int a=1; return *(char*)& a; }//指针类型的意义： //1.指针类型决定了指针解引用操作符能访问几个字节：char*p；*p访问了一个字节，int*p；*p访问4个字节 //2.指针类型决定了指针+1，-1，加的或减的是几个字节；char*p；p+1，跳过一个字节，int*p；p+1，跳过4个字节int main() { //写一段代码告诉我们当前机器的字节序 //返回1，小端 //返回0，大端 int ret = check_sys(); if(ret==1) { printf("小端\\n"); } else { printf("大端\\n"); }return 0 ; }

练习1

//练习1 //输出什么？ #include < stdio.h> int main() { char a=-1; //1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 //1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 //1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 //1111 1111 char类型只能存储1个字节-8个bitsigned char b=-1; //1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 //1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 //1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 //11 11 11 11unsigned char c=-1; //0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 1111 //255printf("a=%d,b=%d,c=%d",a,b,c); return 0 ; }//输出：a=-1,b=-1,c=255

练习2

//练习2 //输出什么 int main() { char a=-128; //1000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 0000 原码 //1111 1111 1111 1111 1111 1111 0111 1111 反码 //1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000 补码 //1000 0000 //1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 整型提升(整型提升按照符号位提升)printf("%u\\n",a); return 0; }

有符号的char的范围是：-128~127
无符号的char的范围是：0~255
练习3

//按照补码的形式进行运算，最后格式化成为有符号整数 int main() { int i=-20; //1000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100 原码 //1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1011 反码 //1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1100 补码unsigned int j=10; //0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 补码//补码相加 //1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1100 补码 //0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 补码 //1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110 结果 //1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0101 结果的反码 //1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 结果的原码 //-10 结果的十进数printf("%d\\n",i+j); //-10return 0 ; }//输出：-10

练习4

int main() { unsigned int i; //当i为无符号数时，减到0的时候再往下减的数还是整数，会把符号位的负数标志1加进去，始终是正数 //可是当i减到负数，是一个很大的数时，i！=9，怎么进入循环？ for(i=9; i> =0; i++) { printf("%u\\n",i); }return 0 ; }//结果：无限循环

练习5

int main() { char a[1000]; //char的范围：-128~127 int i; for(i=0; i< 1000; i++) { a[i]=-1-i; //-1~128 127~0 } printf("%d",strlen(a)); //255return 0 ; }//输出：255

练习6

unsigned char i=0; int main() { for(i=0; i< =255; i++)//255+1=0 { printf("hello world\\n"); }return 0 ; }//结果：无限打印hello world

浮点型在内存中的存储解析常见的浮点数：
浮点数存储的例子：

int main() { int n=9; float *pFloat=(float *)& n; printf("n的值为：%d\\n",n); //9 printf("*pFloat的值为：%d\\n"，*pFloat); //0.000000*pFloat=9.0; printf("num的值为：%d\\n",n); //1091567616 printf("*pFloat的值为：%f\\n",*pFloat); //9.000000return 0 ; }//输出： //9 //0.000000 //1091567616 //9.000000//总结：整型和浮点数存储不同

浮点数的存储的详细解读
【C语言进阶——数据的存储】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:
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位位有效数字M

IEEE 754对有效数字M和指数E，还有一些特别规定。前面说1≤M< 2，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127/1023，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。

int main() { float f = 5.5; //5.5 //101.1 //(-1)^0 * 1.011 * 2^2 //S = 0 //M = 1.011 //E = 2 (E=2+127=129) //S(1bit)E(8bit)M(23bit) //010000001 011 0000 0000 0000 0000 0000 //0100 0000 1011 0000 0000 0000 0000 0000 //4 0 B 0 0 0 0 0return 0; }

然后,指数E从内存中取出还可以再分成三种情况∶
E不全为0或不全为1
E全为0
E全为1

int main() { int n=9; //0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001 原码/补码float *pFloat=(float *)& n; printf("n的值为：%d\\n",n); //9printf("*pFloat的值为：%f\\n"，*pFloat); //0.000000 //0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001 //0.000 0000 0000 0000 0000 1001 //(-1)^0 * 0.000 0000 0000 0000 0000 1001 * 2^-126 //结果无限接近于0，且只打印小数点后6位*pFloat=9.0; //1001.0 //1.001 * 2^3 //(-10)^0 * 1.001 *2^3 //0 10000010 001 0000 0000 0000 0000 0000 //printf("num的值为：%d\\n",n); //1091567616 //1001.0 //1.001 * 2^3 //(-10)^0 * 1.001 *2^3 //0 10000010 001 0000 0000 0000 0000 0000 //1091567616printf("*pFloat的值为：%f\\n",*pFloat); //9.000000return 0 ; }