C语言 / 开普饭

文章目录

数据类型
一.整型在内存的存储
整形提升
有符号数与无符号数
二.浮点数在内存中的存储

数据类型

1，整形：（默认有符号数）

在内存中存的是其对应二进制补码

char（存在内存中是其ASCLL码）

short(短整型)

int(整形)

long(长整形)

2，浮点型：

float

double

long double(不是所有编译器都支持)

3,构造类型（自定义类型）

数组

结构体（struct）

枚举(enum)

联合体(union)

4,指针类型

void*

float*

short*

char*

5，空类型

void

一.整型在内存的存储

首先我们要知道

整数在计算机中存的是它的补码

原码——>反码——>补码

三者的运算规则为

原码按位取反（符号位不变）——>反码。

反码+1——>补码。

在32位计算机中首位是符号位
表示正负不表示大小。

首位为1表示负数，首位为0表示正数。

eg（都是32位）

10000000000000000000000000000001表示-1

00000000000000000000000000000001表示1

对于正整数规定，它的原码，反码，补码都相同可以直接用。

对于负数计算机存的补码不等，要转成原码才可以直到其大小。

eg:
1 1 1 1 1…1 1(32位)（符号位1说明是负数）补码

1 1 1 1 1…1 0(32位)（补码-1到反码）

1 0 0 0 0…0 1(32位)（符号位不变其余位按位取反到原码）

原码首位为1说明是负数，发现值数字-1。

-----------------------------------------------------------------

整形在内存中存储补码的原因：

使用补码可以将符号位和数值域统一处理，原反补的转化运算过程相同，不用增添其他的计算原件。

eg:
计算10-1的值

10的二进制位原码与反码，补码相同
0 0 0 0 0 0… 1 0 1 0

-1在内存中存储的二进制位为
1 1 1 1 1 1… 1 1 1 1

相加为补码与补码相加

0 0 0 0 0 0…0 1 0 1 0
1 1 1 1 1 1…1 1 1 1 1

观察i在内存中的储存方式

#include<stdio.h> int main() { int i = 1; return 0; }

而1的16进制为
00 00 00 01
发现这里是“倒着存数据”

整形存储方式有多种，常见的有

大端字节序储存与小端字节序储存

1.大端字节序储存：
（把一个数据的低位字节内容存在高地址处）

2.小端字节序储存:
（把一个数据的低位字节内容存在低字节处）

eg:

设 int a变量的地址为：0x 12 34 56 78(四个字节)

应用：
1，判断机器的存储方式

#include<stdio.h>
int main()
{
int i = 1;
char* p =(char*) &i;
if (*p == 1)
{
printf('该计算机是小端存储');
}
else
{
printf('该计算机是大端存储');
}
return 0;
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

这里i=1的16进制位为： 0x 00 00 00 01(四个字节)

char*的访问权限只有一个字节

如果p为1，说明先储存的是二进制的低字节位，为小端字节序储存如果p为0，说明先储存的是二进制的高字节位，为大端字节序储存

`整形提升`

eg:

#include<stdio.h> int main() { char a = 3; char b = 137; char c = a + b; printf('%d',c); return 0; }

发现这里并不是我们想的140，

这是因为char类型大小是一个字节，而一个整形是4个字节

char—8个比特位，

int—32个比特位，

整型提升是按照符号位进行提升的符号位就是二进制位的首位

+号操作符操作的是int型，所以char类型先补到32位

a=0 0 0 0 0 0 1 1(补位，符号位为0)

a=0000…0 1 1（32位）

b= 1 1 1 1 1 1 1 1（补位）

b=0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1(32位)

a+b=0 0…1 0 0 0 0 0 1 0（32位）

c=a+b（c是字符类型，只能存8位，所以会发生截断）

c=1 0 0 0 0 0 1 0

printf（'%d'）所以c还要进行整形提升

c的符号位是1，所以补1到32位

c整型提升后

1 1 1 1 1 1…1 0 0 0 0 0 1 0（32位）（补码）
1 1 1 1 1 1…1 0 0 0 0 0 0 1（32位）（补码）
1 0 0 0 0 0…0 1 1 1 1 1 1 0（32位）（原码）

符号位为1说明是负数
翻译原码得-116

有些数字如果是无符号位数，整形提升补零
整型提升只发生在有二进制位且大小小于int的时候

发生了整型提升。

当从int转换成比int大的类型时不会出现这种情况，不会截断

有符号数与无符号数

#include<stdio.h>
int main()
{
char a = -1;
unsigned char b = -1;
printf('a=%d b=%d',a,b);
}

输出结果：

a发生了截断又发生了整形提升不在赘述。

b的类型是unsigned char,二进制位为 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0…1 1 1 1 1 1 1 1(32位)=255 无符号数整形提升补0

有符号char：

范围为-128~127。

当超过取值范围时

（无符号）char：最大值为：1 1 1 1 1 1 1 1=255 最小值为：0 超过范围时： 255+1=0

eg:

#include<stdio.h> #include<string.h> int main() { char arr[1000]; for (int i = 0; i < 1000; i++) { arr[i] = -1 - i; } printf('%d',strlen(arr)); return 0; }

strlen读取到0会停止
127+128=255

其他无符号整形类似

二.浮点数在内存中的存储

在讨论这个问题前先看一个经典题目

#include<stdio.h>
int main()
{
int n = 9;
float* p = (float*)&n;
printf('%d\n',n);
printf('%f\n',*p);
*p = 9.0;
printf('%d\n',n);
printf('%f\n',*p);
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

输出结果：

当n是整形时，以浮点数打印和以整形打印的数字不同。当n是浮点型时，以整形打印的和以浮点数打印的数字不同。

说明整形与浮点型的存储方式不同。

浮点数的储存这里以10.5为例

10的二进制有效位为1 0 1 0。

0.5所在的二进制位的权重为2^-1

综上10.5=1 0 1 0 . 1=(-1) ^ 0 * 1 . 0 1 0 1 * 2 ^ 3;

规定： 1，任意的二进制浮点数可以表示为：（-1）^ S * M 2 ^ E*

其中 S是符号位，正浮点数为0；负浮点数为1。

M为有效数字，范围为1~2。

E为指位数。

2，对于单精度浮点型float:

S 占 1bit, E 占 8bit，M占23bit

其中M一定为1.XXXXXX，所以1不存在内存中 23bit全部存小数位。

对于双精度浮点型double:

S 占 1bit，E 占 11bit，M占52bit

其中M一定为1.XXXXXX，所以1不存在内存中 23bit全部存小数位。

S _E _M放的顺序为

3，规定E是无符号数

对于单精度float：

E=真实e+127；再化成二进制

eg: 10.5=1 0 1 0 . 1=(-1) ^ 0 * 1 . 0 1 0 1 * 2 ^ 3

E=e+127=3+127=130

对于双精度double:

E=真实e+1023；再化成二进制

（注意特殊情况）

1，当E的二进制位为全0时

E=e真实+127；

e真实特别小，很接近0，这时规定有效数字

M （1.XXXXXXXXXXX）不写小数点前的1，

且规定E=1-127= -126

用来表示这个数字很小

—————————————————————

2，当E的二进制位为1时(这里只讨论单精度)

E=e真实+127=255

e真实很大，这个数字是 ± 无穷

这是如果M为全0，表示无穷大，正负看S。

这里不再更深的研究。

这时再来看例题

#include<stdio.h> int main() { int n = 9; float* p = (float*)&n; printf('%d\n',n); printf('%f\n',*p); *p = 9.0; printf('%d\n',n); printf('%f\n',*p); }