C语言 “整型在内存的存储,大小端存储模式的介绍“

本文介绍了C语言中的数据类型,包括整型、浮点型、构造类型和指针类型等。详细阐述了整型在内存中以补码形式存储,通过原码、反码、补码的概念解释了负数的存储方式。同时,文章讨论了大小端存储模式,并提供了判断系统大小端的方法。

目录

一、数据类型介绍

二、整型在内存的存储方式(原码、反码、补码)

三、大小端存储模式的介绍及判断


一、数据类型介绍

1、C语言当中的数据类型以及字节大小

2、类型的基本归类

        (1)整型家族:

                        

        (2)浮点型家族:

                        

        (3)构造类型:

                        

        (4)指针类型:

                        

        (5)void空类型:通常用于函数的返回类型,函数的参数,指针类型。


 二、整型在内存中的存储方式

我们知道整型在内存中被分配了4个字节

创建两个整型变量a,b:

                                

 我们可以用调试的方式看它的内存存储方式

a的值是10,在内存中存储的形式如上图0a 00 00 00,而vs为了方便观察,展示出来的是16进制的数字,a就是10,很好的给我们反馈出来了,而他把字节序小的位数放在了低地址处,这其实就是小端字节的排序方式

在讲负数在内存中的存储方式之前我们先介绍原码,反码,补码

        原码,反码,补码:

        正数的原码,反码,补码相同。(整型的二进制)

        负数的原码,反码,补码的关系:

                原码:把10进制或其他进制的数转换成2进制

                反码:原码除符号位(第一位)不变,其他全部按位取反

                补码:反码加一

(补充:补码转换成原码可以先减一再按位取反,也可以先按位取反再加一,和原码转换成补码一样。

所有整数在内存中存储是以补码的形式存储的。

 

-10在内存的存储形式是f6 ff ff ff

我们可以使用计算机算出-1016进制

 可以看到,和上面内存中存储的16进制相同

如果我们想计算出a+b的值呢,如果直接用a和b的原码计算,是计算不出来的,因为b是负数,负数的符号位是1,其实计算机的cpu只有加法运算,没有减法,要进行负数的运算,就得将其转化成补码,在将两个的补码转换成原码算出来

我们先将-10的原码,反码,补码写出来

原码:1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111110110

反码:10000000000000000000000000000000000000000000000000001001

补码:10000000000000000000000000000000000000000000000000001010

a+b的补码计算过程

        a:00000000000000000000000000000000000000000000000000001010

        b:10000000000000000000000000000000000000000000000000001010

   a+b:100000000000000000000000000000000000000000000000000000000

再往二进制级次低位那个方向取32个比特位,去掉1,就是32个0,a+b的结果也就是0。


三、大小端存储模式的介绍及判断

        (1)介绍

        小端存储模式:指数据中字节位序小的数存储到低地址处,字节位序大的数存储到高地址处。

        大端存储模式:指数据中字节位序大的数存储到低地址处,字节位序小的数存储到搞地址处。

        (2)判断VS中内存的存储模式是大端还是小段,写一段代码,进行判断

        地址是由低到高的,我们令a = 500可以看到内存的存储方式是这样的,

        

500的十六进制是1f4

这里数据中的低字节位放在了低地址处

所以,在VS中内存的存储方式是小端存储方式。

(3)设计判断大小端字节序的代码:

原理:令一个整型变量i = 1,他在内存中存储方式有两种,也就是大端或小段

上面是小端

下面是大端

我们i是能访问4个字节的,就需要把他强制转换成char类型,让其访问1个字节,再对其解引用,若是1则是小端0则是大端

 

### 三、整型数据在内存中的存储方式 C语言中,整型数据是以二进制的形式存入内存中的,具体采用的是补码表示形式[^4]。整数的二进制表示方法有三种:原码、反码和补码,其中符号位用0表示“正”,1表示“负”,数值位则根据不同的编码方式有所不同。对于正数,三种表示方式相同;而对于负数,补码是反码加1的结果,能够统一加减法操作,并避免多个零的问题[^2]。 #### 3.1 补码存储机制 在计算机中,整型变量以补码形式存储。例如,在32位系统中,一个`int`类型通常占用4个字节(32位),其中最高位为符号位。补码的优势在于它允许直接使用加法器完成减法运算,简化了硬件设计。例如,-5在8位系统中的补码表示为`1111 1011`,而不是其原码`1000 0101`。这种存储方式使得所有算术运算都可以通过补码进行,提高了计算效率[^2]。 #### 3.2 字节序的影响 整型数据在内存中的存储顺序还受到**字节序**(Endianness)的影响,为大端(Big-endian)和小端(Little-endian)两种方式。大端模式下,高位字节存储在低地址,而小端模式下低位字节存储在低地址。例如,十六进制数`0x12345678`在小端系统中按字节顺序存储为`0x78 0x56 0x34 0x12`,而在大端系统中为`0x12 0x34 0x56 0x78`[^5]。 可以通过以下代码判断当前系统的字节序: ```c #include <stdio.h> int main() { int a = 1; if (*((char *)&a) == 1) { printf("小端存储模式\n"); } else { printf("大端存储模式\n"); } return 0; } ``` 该程序利用指针访问`int`变量的第一个字节,若值为1,则说明是小端模式[^5]。 #### 3.3 数据类型与内存配 不同整型类型在内存中占用的字节数不同,这直接影响其可表示的数值范围。例如,在大多数现代编译器中,`char`占1字节,`short`占2字节,`int`占4字节,`long long`占8字节。这些大小决定了它们各自的取值上限与下限,如`signed char`的取值范围为`-128 ~ 127`,而`unsigned char`为`0 ~ 255`[^1]。 当进行类型转换时,例如将`int`赋值给`char`变量,可能会发生截断或符号扩展的情况。例如,`int a = 0x12345678; char b = a;`在小端系统中,`b`的值将是`0x78`。如果`char`是有符号的,且原始值超过其表示范围,可能会导致符号扩展问题,影响最终结果的正确性[^1]。 ---
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