数据在内存中的储存-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/2401_85487070/article/details/147229351

本文是小编巩固自身而作，如有错误，欢迎指出

1.整数在内存中的储存

之前在学习二进制的时候我们了解过一个整数的表示方法有三种，

即原码反码补码

三种方式表示均有符号位和数值位，符号位0为正，1为负。

正整数的原、反、补码都相同。

负整数的三种表示方法各不相同。

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：将原码的符号位不变，其他位依次按位取反就可以得到反码。

补码：反码+1就得到补码。

而对整形来说，数据类型中存放的就是二进制补码。

1.2char型的储存

我们先看以下示例代码，思考一下他的结果

int main()
{
	char a = 128;
	printf("%u\n", a);//打印出无符号整数
	return 0;
}

我们可以看到结果是这样的

这是为什么呢，这就是因为%u打印的是十进制无符号整数，而我们是char型，这里就涉及整形提升，我们要解决这个问题，现要了解整形提升。

我们先看以下代码

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;
}

要将-1存入a，b，c；

原码

10000000 00000000 00000000 00000001

补码

11111111 11111111 11111111 11111111——-1

但是char 智能存储8个bite位

即11111111

后续将其打印取出时，将其按符号位提升

即，a,b补1c,补0

a,b：11111111 11111111 11111111 11111111

c：00000000 00000000 00000000 11111111

所以结果是

现在我们再返回看上面的题

其中过程就是

c的补码截取为

10000000

后进行整形提升为

11111111 11111111 11111111 10000000

我们将其放入进制计算器中就可以看出

2.大小端字节序和字节序判断

我们先看以下代码和内存

我们可以看到其中a的内存的顺序貌似和输入的相反，这就是机械是小端机械

2.1 什么是⼤⼩端？

其实超过⼀个字节的数据在内存中存储的时候，就有存储顺序的问题，按照不同的存储顺序，我们分为⼤端字节序存储和⼩端字节序存储，下⾯是具体的概念：

⼤端（存储）模式：是指数据的低位字节内容保存在内存的⾼地址处，⽽数据的⾼位字节内容，保存在内存的低地址处。
⼩端（存储）模式：是指数据的低位字节内容保存在内存的低地址处，⽽数据的⾼位字节内容，保存在内存的⾼地址处。

用人话讲就是读的顺序一样就是大端，相反就是小端。

2.2为什么会有大小端

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8 bit位，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何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。

2.3大小端判断程序

int check_sys()
{
 int i = 1;
 return (*(char *)&i);
}
int main()
{
 int ret = check_sys();
 if(ret == 1)
 {
 printf("⼩端\n");
 }
 else
 {
 printf("⼤端\n");
 }
 return 0;
}

代码说明

check_sys函数：

定义了一个局部变量i并初始化为1。i是一个int类型，通常在32位系统中占4个字节。
使用指针类型转换(char *)&i将i的地址转换为char *类型，然后通过解引用*(char *)&i获取i的最低字节。
函数返回这个最低字节的值。

main函数：

调用check_sys函数并将返回值赋给ret。
根据ret的值判断系统的字节序：
如果ret等于1，说明最低字节存储的是1，即系统是小端序，输出"⼩端"。
如果ret不等于1，说明系统是大端序，输出"⼤端"。

3.浮点数在内存中的储存

我们先看看以下代码，思考其结果

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("n的值为：%d\n",n);
 printf("*pFloat的值为：%f\n",*pFloat);
 return 0;
}

为什么会出现这种结果呢，我们现在开始分析。

3.1浮点数的储存

首先我们要了解浮点数储存的规则

同时，国际标准规定了S,M,E的储存方式

IEEE754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

3.1.1浮点数存的过程

M的储存

IEEE754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。

E的储存

E是一个无符号整数

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IEEE754规定，存⼊内存时E的真实值必须再加上⼀个中间数，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。