1.整数在内存中的存储
🌙对于整形来说，数据以补码的形式存放在内存中。
🌏原因：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判断
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。
举例：
小端：
解释：我们可以从图中看到，0x11223344的低位字节序内容0x44存储到低地址0x0000005C8A8FFC04处，说明该字节顺序是小端。
练习1.设计⼀个⼩程序来判断当前机器的字节序
#include<stdio.h>
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;
}
check_sys函数用来判断机器的字节序。
*（char *）和 i 进行按位与计算。i 的16进制是0x00000001
如果机器是小端，则低位字节内容0x01存储到低地址中，则1和 * (char *）按位与是 1。
如果机器是大端，则高位字节内容0x00存储到低地址中，则0和 *(char *)按位与是 0。
练习2.有符号和无符号
#include<stdio.h>
int main()
{
char a = -1;
signed char b = -1;
unsigned char c = -1;
printf("%d %d %d",a,b,c);
return 0;
}
char类型比较有特殊，char是signed char 还是unsigned char 是不确定的，是取决于编译器的。
VS上的charsigned char，intsinged int。
❗注意：
char类型进行真值转换成补码形式时
第一个char a=-1转换如下：
原码1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001
反码1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110
补码1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111
char类型是8个比特位，进行截断：1111 1111
打印是整型，进行整型提升，求原码：此时是有符号类型，又是负数，则后面补1
补码1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111
反码1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
原码1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001
所以打印出来-1
第二个signed char b=-1转换和第一个原理差不多，因为都是有符号转换。
第三个unsigned char c=-1转换如下：
原码1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001
反码1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110
补码1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111
char类型是8个比特位，进行截断：1111 1111
打印是整型，进行整型提升，求原码：此时是无符号类型，则不用看符号类型，则后面补0
补码0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 1111
反码0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 1111
原码0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 1111
所以打印出来255
练习3.
#include<stdio.h>
int main()
{
char a = -128;
printf("%u\n",a);//%u打印无符号的十进制整型
return 0;
}
// 原码 //1000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 0000
// 反码 //1111 1111 1111 1111 1111 1111 0111 1111
// 补码 //1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000
有图可看到，十六进制DEC表示4294967168。
练习4.
#include<stdio.h>
int main()
{
char a[1000];
int i;
for (i = 0; i < 1000; i++)
{
a[i] = -1 - i;//-1 -2 -3 -1000
}
printf("%d",strlen(a));
return 0;
}
求字符串长度，统计的是\0之前出现的字符个数，\0的ASCII码值是0，其实找到0就行。
而循环中是将-1，-2，-3…-1000依次放入数组a[i]
我们再看有符号char 的取值范围：-128 ~ 127
则strlen从-1，-2…-128,127,126…3,2,1,0,遇到0停止，所以总共是128+127=255。
❗char取值范围是循环的。数组如遇到0时又从-1开始存放
练习5.
#include<stdio.h>
unsigned char i = 0;
int main()
{
for (i = 0; i <= 255; i++)
{
printf("Hello world\n");
}
return 0;
}
死循环
当i加到255时，继续加1时，i会变成0，则又开始循环。
练习6.
#include<stdio.h>
#include<windows.h>
int main()
{
unsigned int i;
for (i = 9; i >= 0; i--)
{
printf("%u\n",i);//%u打印无符号的十进制整型
Sleep(1000);
}
return 0;
}
unsigned说明 i 是恒大等于0。当 i 自减到 -1 时，机器是以补码形态存储，所以是1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111，是4294967295。
所以for循环会陷入死循环。
练习7.
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
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;
}
ptr1[-1]相当于*(ptr1+(-1)),相当于 *(ptr1-1)
ptr1整型指针指向整个a数组后面，也就是4后面。
所以第一个打印出来的是ptr1指针往前移一位，所以指针指向了3后面，然后解引用，所以第一个打印是4。
ptr2整型指针是a数组强制类型转换成整型后+1的整型指针。
所以第二个打印出来的是ptr2解引用，如果程序是小端，则数据如图所示存放，低字节放在低地址。大端则反之。
❗值得注意的是：
要在x86环境下运行，因为x86环境下指针大小是4字节，a在强制类型转换成int整型时，不会发生截断，因为int整型大小也是4字节。
如果在x64环境下运行，就会发生非法访问，因为x64环境下指针大小是8字节，a在强制类型转换时会发生截断，造成后面程序非法访问。若强制类型转换的是long long，则是8字节转8字节，则不会发生截断。
3.浮点数在内存中的存储
浮点数家族：float、double、long double类型
常见浮点数：3.14159、1E10等
浮点数表示范围：float.h中定义
例如float的最大值和最小值范围如下所示
❗整型在内存中以补码形式存储，浮点型在内存中怎么存储呢？
首先，要了解浮点数在计算机内部的表⽰⽅法：
- 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 ∗ 2E
- （−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
- 2E表⽰指数位
举例
V=5.5（十进制表示）
=101.1（2进制表示）
=1.011*2^2 (用2的2次方表示是因为它是2进制)
=（-1)^0 * 1.011 * 2 ^2
所以S=0,M=1.011,E=2
所以存储浮点数只要把这三个数存储好就行了。
IEEE 754规定：
对于32位的浮点数，最高的1位 存储符号位S，接着的8位 存储指数E，最后的23位 存储有效数字M。
对于64位的浮点数，最高的1位 存储符号位S，接着着的11位 存储指数E，最后的52位 存储有效数字M。
🌏浮点数存的过程：
- S的存储：很容易存，因为正数就存0，负数就存1。
- M的存储：因为1<=M<2，所以M可以写成 1.xxxxxx的形式，其中xxxxxx表⽰⼩数部分。 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。若保存有效数字后，后面存储还有空间，则剩下的补0。
- E的存储：存进内存里面的8位或者11位的E，都是无符号数，E都是无符号整数，但是有些时候E是负数，那就需要中间值，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。
我们用5.5来证明一下，上述说法：
#include<stdio.h>
int main()
{
float f= 5.5;
//（-1)^0 * 1.011 * 2 ^2
//S=0,E=2,M=1.011
//2进制存储64位 ：0 100 0000 1 011 0000 0000 0000 0000 0000
//转换成16进制：0x40b00000
return 0;
}
所以存进去，要取出来就是取S，M，E，然后还原数据就行了。
🌙浮点数取的过程：
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：指数E的计算值减去127（或1023），得到真实 值，再将有效数字M前加上第⼀位的1。
- E全为0：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。
- 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）。
练习8.
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
int main()
{
int n = 9;
float* pFloat = (float*)&n;//强制类型转换成float指针
printf("n的值为：%d\n",n);//9
printf("*pFlaot的值为：%f\n",*pFloat);
*pFloat = 9.0;//对n进行解引用并赋值
printf("num的值为：%d\n",n);
printf("*pFloat的值为：%f\n",*pFloat);
return 0;
}
解释：
第一个打印是9很好理解
第二个打印是0.000000，首先我们知道%f打印会自动保留小数点，9的2进制补码是0 00000000 000000000000000000001001，E全为0，所以真实值是1-127=-126，V=(-1) ^ 0 * 0.000000000000000000001001 *2^-126，所以打印0.000000
第三个打印是以浮点数形式存进去，以整数形式打印出来。 *pFloat存进去的浮点数以2进制形式V=1001.0=（-1）^0 * 1.001 * 2^3，所以S=0，M=1.001，E=3，2进制存储0 10000010 00100000000000000000000，
%d直接将这个2进制以10进制方式打印，得出1091567616。
第四个打印以浮点数形式存到9.0，最后以%f打印出来当然也是9.000000。
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