【C语言】 数据在内存中的存储

1.数据类型介绍

char        //字符数据类型
short       //短整型
int         //整形
long        //长整型
long long   //更长的整形
float       //单精度浮点数
double      //双精度浮点数

类型的意义：
1.使用这个类型开辟内存空间的大小（大小决定了使用范围）。
2.如何看待内存的视角。

1.1整型类型的基本归类：

整形家族：

char
 	unsigned char
 	signed char
short
 	unsigned short [int]
 	signed short [int]
int
 	unsigned int
 	signed int
long
 	unsigned long [int]

浮点数家族：

float
double

构造类型：

数组类型
结构体类型 struct
枚举类型 enum
联合类型 union

指针类型：

int *pi;//整形指针
char *pc;//字符整形指针
float* pf;//单精度浮点指针
void* pv;//空指针

空类型：
void 表示空类型（无类型）
通常应用于函数的返回类型、函数的参数、指针类型

2. 整形在内存中的存储

比如：

int a = 20;
int b = -10;

我们知道为 a 分配四个字节的空间。
那如何存储？
下来了解下面的概念：

2.1 原码、反码、补码

计算机中的整数有三种2进制表示方法，即原码、反码和补码。
三种表示方法均有符号位和数值位两部分，符号位都是用0表示“正”，用1表示“负”，而数值位
正数的原、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就可以得到原码。
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。

对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是"补码"。
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。
根据上面的原码、反码、补码的结论，我们先猜想这两个整形

2.2大小端存储

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2.3练习

练习1

答案：

分析：

a:以整型的方式打印
补码：11111111111111111111111111111111
反码：11111111111111111111111111111110
原码：10000000000000000000000000000001  --> -1
b:以整型的方式打印
补码：11111111111111111111111111111111
反码：11111111111111111111111111111110
原码：10000000000000000000000000000001  --> -1
c:以整型的方式打印
补码：00000000000000000000000011111111
反码：00000000000000000000000011111111
原码：00000000000000000000000011111111 --> 255

练习2

答案：

分析：

原码：10000000000000000000000100000000
反码：11111111111111111111111011111111
补码：11111111111111111111111100000000
实际存储：10000000
以无符号整型的方式打印
补码：11111111111111111111111100000000
对于无符号整型，其原码、反码和补码都等于其二进制表示本身。由于没有符号位，所以无符号整型只能表示非负整数。
反码：11111111111111111111111100000000
补码：11111111111111111111111100000000

练习3

答案：
和上面的一样

分析：

原码：00000000000000000000000010000000 
反码：01111111111111111111111011111111
补码：01111111111111111111111100000000
实际存储：10000000
以无符号整型的方式打印
补码：11111111111111111111111100000000
对于无符号整型，其原码、反码和补码都等于其二进制表示本身。
由于没有符号位，所以无符号整型只能表示非负整数。
反码：11111111111111111111111100000000
补码：11111111111111111111111100000000

练习4

输出结果应该是个死循环
结果应该是9，8，7，6，5，4，3，2，1，0，4294967295(无符号整形的最大）…
这里的问题出现在条件的设置上，条件改为i>0即可避免
在这里插入图片描述

练习5

答案：

分析：

i在内存中的存储：
原码：10000000000000000000000000010100
反码：11111111111111111111111111101011 
补码：11111111111111111111111111101100
j在内存中的存储：
原码：00000000000000000000000000010100
反码：00000000000000000000000000010100
补码：00000000000000000000000000010100
i+j 补码相加
补码：11111111111111111111111111110110
反码：10000000000000000000000000001001
原码：10000000000000000000000000001010 --> -10

3.浮点类型在内存中的存储

浮点数存储的例子：

结果：

在之前的学习中，我们知道整形和单精度浮点数的存储空间均为4个字节，但是通过这段代码，我们不难看出浮点数和整形在内存中的存储可能并不相同。

3.1浮点数的存储规则

浮点数的存储规则遵循IEEE 754标准，它定义了浮点数的表示和运算规则。根据该标准，浮点数由三个组成部分构成：符号位、指数位和尾数位。

符号位（Sign）：用于表示浮点数的正负性，其中0表示正数，1表示负数。

指数位（Exponent）：用于表示浮点数的指数部分。一般情况下，指数位是一个带有偏移量的二进制整数。通过使用偏移量，可以表示负指数和较大的正指数。例如，偏移量为127的8位指数位可以表示范围为-126到127的指数值。

尾数位（Mantissa/Fraction）：用于表示浮点数的小数部分或者有效数字。尾数位是一个二进制小数，通常规范化为形如1.xxxxx的形式（其中xxxxx表示二进制小数）。规范化的浮点数可以通过移动小数点的位置来表示不同大小的数值。
内存布局：
1位符号位（Sign）+ 8位指数位（Exponent）+ 23位尾数位（Mantissa）

根据上述规则，浮点数可以表示为以下形式：

其中：

S 表示符号位（0表示正数，1表示负数）。
M 表示尾数位。
E 表示指数位。
具体的浮点数存储规则取决于浮点数的位数。在IEEE 754标准中，常见的浮点数位数包括单精度（32位）和双精度（64位）。单精度浮点数使用1个符号位、8个指数位和23个尾数位，而双精度浮点数使用1个符号位、11个指数位和52个尾数位。