<>浅谈C语言中数据的存储

一个变量的存储需要在内存中开辟新的空间,今天就来深度了解一下C语言中数据的存储吧。
C语言中数据的存储,可以分为四个方面:
1. 数据类型介绍
2. 整形在内存中的存储:原码、反码、补码
3. 大小端字节序介绍及判断
4. 浮点型在内存中的存储解析

<>数据类型介绍

类型的意义:使用这个类型开辟的内存空间大小(大小决定范围)
类型的基本归类:
整形家族,浮点数家族,构造类型,指针类型,空类型(void)

<>整形在内存中的存储

接下来谈谈数据在所开辟的内存中如何存储
例:
int a=10;
int为整型变量,开辟4个字节的空间给a.
当我们想探讨如何存储时,先让我们了解一下原码,反码和补码。
原码,反码和补码
计算机中的有符号数有三种表达方式,原码,反码和补码。
三种表示方式均有符号位和数值位,符号位用“0”表示正,“1”表示负。
原码
直接将数翻译为二进制
反码
将原码的符号位不变,其它位依次按位取反即可
补码
反码+1得到补码
正数的原,反,补码都相同
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。

内存中存的是十六进制的数,那为什么显示出来的不是00 00 00 01呢?
这里要涉及到另一个知识点——大端/小端存储
大小端字节序介绍及判断
什么是大/小端存储?
大端存储:将数据中的低位存到内存中的高地址中,高位则存入低地址中
小端存储:将数据中的高位存到内存中的高地址中,低位则存入低地址中
记法:大端相反,小段照存
那如何判断当前机器取大/小端存储?
int main() { int a=1; char* p=(char*)&a;//a强制转换位char*,取一个字符 if(*p==1) { printf(
"小端\n"); } else { printf("大端"); } return 0; }
<>浮点型在内存中的存储解析

根据国际标准,任意一个二进制浮点数都可表示成下面的形式:
(-1)^S * M * 2^E
(-1)^S 表示符号位,s = 0 为正 s = 1为负
M表示有效数字,大于1小于2
2^E表示指数位
例:十进制5.0,写成二进制101.0,相当于1.01x2^2。可退出S = 0, M = 1.01,E=2
IEEE 754规定:对于32位浮点数,最高1位是符号位S,下来是8位指数位E,剩下为23位有效数M。

单精度浮点型
IEEE745其中对有效数字M和指数E,有一些特殊要求
有效数M:1<=M<2
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
指数E: 情况就比较特殊
首先E是一个无符号整数,如果E是8位 其取值范围 0 - 255;如果E是11位 其取值范围0 -
2047.但是我们可知科学计数法中E可能出现负数,所以**IEEE754规定
:存入内存时E的真实值必须加还加上一个中间数,对于8位的E,中间数是127;对于11位的E,中间数1023.**例如: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
指数E从内存中取出时可以分为三种情况:
1、E不全为0或不全为1

这时,浮点数就采用下面的规则表示,即指数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。 比如:
0.5(1/2)的二进制形式为0.1,由于规定正数部分必须为1,即将小数点右移1位,则为1.0*2^(-1),其阶码为-1+127=126,表示为01111110,而尾数1.0去掉整数部分为0,补齐0到23位00000000000000000000000,则其二进制表示形式为0
01111110 00000000000000000000000

2、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

3、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)

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