整数在内存中的存储

【编程语言】C

一、数据类型的基本归类

1. 整型

char // C语言没有明确规定char默认有无符号，故取决于编译器（通常是signed char）
    signed char
    unsigned char

short // ==signed short
    signed short
    unsigned short

int // ==signed int
    signed int
    unsigned int

long // ==signed long
    signed long
    unsigned long

long long // ==signed long long
    signed long long
    unsigned long long

整型的表示范围在头文件limits.h中定义。

2. 浮点型

float
double

3. 构造类型

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

4. 指针类型

5. 空类型

二、整型存储规则

2.1 原码、反码、补码

整型数据的二进制表现形式有三种：原码、反码、补码。存在计算机中的整数数据都是补码。

三种表示形式都由符号位和数值位两部分构成。符号位是二进制的最高位，为0表示“正数”，为1表示“负数”。

原码就是直接将非负整数部分转换成二进制形式，再根据正负在符号位写0/1。

对于正整数，原反补相同。

如：int类型的10的原反补码都是00000000 00000000 00000000 00001010。

对于负整数，原反补需要进行转换。

2.1.1 转换规则

原码->反码->补码：
按位取反（符号位不变，其他位取反），+1。

补码->原码：
方法1：-1，按位取反；
方法2：按位取反，+1。

如：int类型的-10的原码是10000000 00000000 00000000 00001010(0x 80 00 00 0a)，反码是11111111 11111111 11111111 11110101(0x ff ff ff f5)，补码是11111111 11111111 11111111 11110110(0x ff ff ff f6)。

-1的补码是全1。

2.2 大小端字节序存储

字节序存储：以字节为单位，讨论存储顺序。（所以char类型不需要讨论存储顺序）

大端字节序存储：数据高位字节的内容存储在低地址处，低位存储在高地址处；

小端字节序存储：数据低位字节的内容存储在低地址处，高位存储在高地址处。

比如int类型的0x12345678，从低地址到高地址，大端是12 34 56 78，小端是78 56 34 12。

// 验证大小端
#include <stdio.h>

int check_sys()
{
	int a = 1;
	return *(char*)&a; // 小端返回1，大端返回0
}

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

2.3 signed、unsigned

对于signed类型，第一位是符号位，其他位是数值位，0正1负；对于unsigned类型，没有符号位，都是数值位，所以表示范围比较大。

对于signed char：

00000000=0
00000001=1
......
01111111=127
10000000=-128 # 因为无法从补码还原回原码（会影响符号位），所以直接被解析成取值范围中的最小负数
10000001=-127
......
11111110=-2
11111111=-1

所以signed char范围是[-128, 127]，即[$-2^7$, $2^7$-1]

对于unsigned char：

00000000=0
00000001=1
......
01111111=127
10000000=128
10000001=129
......
11111110=254
11111111=255

所以unsigned char范围是[0, 255]，即[0, $2^8$-1]

short、int…同理。