数据在内存中的存储

1.整数在内存中的存储

整数的二进制中以原码、反码、补码的形式表示，在内存中以补码的形式存储

有符号整数的分两部分（符号位（最高位），数值位）存储

无符号整数直接存储就可以

1.正数的原反补码都相同

2.负数的原码取反得到反码，反码+1得到反码

3.无符号整数的原反补也相同

为什么呢？：

在计算机系统中，数值⼀律⽤补码来表⽰和存储。

原因在于，使⽤补码，可以将符号位和数值域统⼀处理；

同时，加法和减法也可以统⼀处理（CPU只有加法器）此外，补码与原码相互转换，其运算过程是

相同的，不需要额外的硬件电路。

2.大小端字节序和字节序的判断

什么是字节序？先看vs的内存调试：

int类型的a占用4个字节，当超过1个字节的数据在内存中的存储顺序就是字节序

2.1什么是大小端

大端存储模式：高地址上存储低字节位，低地址上存储高字节位。

小段存储模式：高地址上存储高字节位，低地址上存储低字节位。

同上上述，VS2022的存储模式就是小段存储模式。

2.2为什么会有大小端？

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8 bit 的 char 之外，还有16 bit 的 short 型，32 bit 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 为低字大。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练习

2.3.1大小端的判断

int main()
{
	int a = 1;
	char* pa = (char*) & a;
	if (*pa == 0)
	{
		printf("大端\n");
	}
	else
	{
		printf("小端\n");
	}
}

2.3.2练习2

#include <stdio.h>
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;
}

2.3.3练习3

#include <stdio.h>
int main()
{
char a = -128;
printf("%u\n",a);
return 0;
}

#include <stdio.h>
int main()
{
char a = 128;
printf("%u\n",a);
return 0;
}

2.3.4.练习4

#include <stdio.h>
int main()
1
2
3
比特就业课
{
char a[1000];
int i;
for(i=0; i<1000; i++)
{
a[i] = -1-i;
}
printf("%d",strlen(a));
return 0;
}

2.3.5练习5

#include <stdio.h>
unsigned char i = 0;
int main()
{
for(i = 0;i<=255;i++)
{
printf("hello world\n");
}
return 0;
}

#include <stdio.h>
int main()
{
unsigned int i;
for(i = 9; i >= 0; i--)
{
printf("%u\n",i);
}
return 0;
}

范围题和上一题差不多，每当超范围前是都会从范围的另一端进来。所以都是死循环

2.3.6练习6

#include <stdio.h>
//X86环境 ⼩端字节序
int main()
{
int a[4] = { 1, 2, 3, 4 };
int *ptr1 = (int *)(&a + 1);
int *ptr2 = (int *)((int)a + 1);
printf("%x,%x", ptr1[-1], *ptr2);
return 0;
}

3.浮点数在内存中的存储

3.1 浮点数的存储

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：

V = (−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，M是⼤于等于1，小于2的

• 2 E 表示指数位

比如十进制的10.5写成二进制位1010.1

那他的S=0 M=1.0101 E=3

IEEE 754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浮点数的存入过程

IEEE 754 对有效数字M和指数E，还有⼀些特别规定。

前⾯说过， 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，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。

3.1.2浮点数取的过程

E不为全0或不为全一的情况减去127（1023）得到指数。

E全为0

这时，浮点数的指数E等于1-127（或者1-1023）即为真实值，有效数字M不再加上第⼀位的1，⽽是还原为0.xxxxxx的小数。这样做是为了表示±0，以及接近于0的很小的数字

E全为1

这时，如果有效数字M全为0，表⽰±⽆穷大（正负取决于符号位s；

3.2练习

下面通过一个练习题来具体对刚刚的说明讲解

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