C语言之数据在内存中的存储
在我们学习此之前，我们先来回忆一下C语言中都有哪些数据类型呢？
首先我们来看看C语言中的基本的内置类型：
char //字符数据类型
short //短整型
int //整形
long //长整型 long long //更长的整形
float //单精度浮点数
double //双精度浮点数
在这，值得一提的是C语言的基本类型中并没有字符串类型，而字符串的实现一般都是通过数组来实现
C语言的数据类型我们可以基本分为5种类型
1.整型家族
char //字符形其实也属于整形，因为在字符的储存是存的是它的ASCII码值
unsigned char signed char
short
unsigned short [int] signed short [int]
int
unsigned int signed int
long
unsigned long [int] signed long [int]
2.浮点型家族
float
double
3.构造类型
> 数组类型
> 结构体类型 struct
> 枚举类型 enum
> 联合类型 union
4.指针类型
int *pi;
char *pc;
float* pf;
void* pv;
5.空类型
void 表示空类型（无类型）
通常应用于函数的返回类型、函数的参数、指针类型。
在复习了一遍数据类型之后，我们现在来谈谈数据到底是怎么存储的
一.整形在内存中的存储
首先我们来看看整形
比如，下面再平常不过的式子
int a = 10;
int b = -20;
先不管其他的，我们先来看看它在内存里是怎么放的
我们得到了一串数字，而这些数字代表这什么呢？
原来是一串16进制的数字啊
我们知道一个整形系统分配四个字节来储存
而一个字节又有8个比特位，所以就会有32个二进制的0或1.我们把上面两串16进制的数字转为2进制来看一看有什么不同。
0000101000000000000000000000000011101100111111111111111111111111
在这我们来看看10的二进制
00000000000000000000000000001010
有什么不同呢？
在这我们来介绍一下原码，反码，补码
计算机中的有符号数有三种表示方法，即原码、反码和补码。
三种表示方法均有符号位和数值位两部分，符号位都是用0表示“正”，用1表示“负”，而数值位 三种表示方法各不相同。原码
直接将二进制按照正负数的形式翻译成二进制就可以。反码
将原码的符号位不变，其他位依次按位取反就可以得到了。补码
反码+1就得到补码。
那我们来举个例子
对于正整数，它的原码 反码 补码 都相同
那么对于负整数呢，继续来看看
现在我们应该对原码反码补码有了初步的了解，我们继续接着上面来看
计算机储存的是补码，那么我们现在来写出 10 和 -20 的补码来看看于上述内存中存的是否一样
// 10的原码，反码，补码
// 00000000000000000000000000001010// -20的原码
// 10000000000000000000000000010100
// -20的反码
// 11111111111111111111111111101011
// -20的补码
// 11111111111111111111111111101100
我们将其转换为16进制来看看
10的补码
00 00 00 0A-20的补码
FF FF FF EC
这时，我们似乎发现它们俩的补码似乎按字节反了过来，这是为什么呢？
所以，这又引出了一个新的知识点——大小端
介绍
什么大端小端： 大端（存储）模式，是指数据的低位保存在内存的高地址中，而数据的高位，保存在内存的低地址中；
小端（存储）模式，是指数据的低位保存在内存的低地址中，而数据的高位,，保存在内存的高地址中。
为什么有大端和小端：为什么会有大小端模式之分呢？这是因为在计算机系统中，我们是以字节为单位的，
每个地址单元都对应着一 个字节，一个字节为8bit。但是在C语言中除了8bit的char之外，还有16bit的short型，32bit的long型（要看具 体的编译器），
另外，对于位数大于8位的处理器，例如16位或者32位的处理器，由于寄存器宽度大于一个字 节，那么必然存在着一个如果将多个字节安排的问题。
因此就导致了大端存储模式和小端存储模式。
例如一个 16bit 的 short 型 x ，在内存中的地址为 0x0010 ， x 的值为 0x1122 ，
那么 0x11 为高字节， 0x22 为低字节。
对于大端模式，就将 0x11 放在低地址中，即 0x0010 中， 0x22 放在高地址中，即 0x0011 中。
小端模式，刚好相反。
我们常用的 X86 结构是小端模式，而 KEIL C51 则为大端模式。很多的ARM，DSP都为小端模式。有些ARM处理器还可以由硬件来选择是大端模式还是小端模式。
那么怎么来判断自己的编译器是大端还是小端呢？
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>int check_sys()
{
int a = 1;
return (*(char*)&a);
}int main()
{
int ret = check_sys();
if (ret == 1)
{
printf("小端\n");
}
else
{
printf("大端\n");
}
return 0;
}
运行结果如下
但，我们可能还是不知道它是怎么实现的，所以在这解释一下
相信现在大家应该对此清楚了不少
那么，现在我们将上述代码微做修改用我们的Keil C51来试一试
#include <reg52.h>#define uint unsigned intsbit LSA=P2^2;
sbit LSB=P2^3;
sbit LSC=P2^4;void delay(uint a)
{
while(a--);
}int check_sys()
{
int a = 1;
return (*(char*)&a);
}int main()
{
int ret = check_sys();
LSA=1;
LSB=1;
LSC=1;
while(1)
{
if (ret == 1)
{
P0=0x06;//在数码管的首位显示 1
}
else
{
P0=0x3f;//在数码管的首位显示 0
}
delay(1000);
}
}
运行结果
结果正如介绍所说，keil c51为大端存储
那么接下来我们来看看几道题，以此加深我们对此的理解
1.
//输出什么？
#include <stdio.h>
int main()
{
char a= -1;
signed char b=-1;
unsigned char c=-1;
printf("a=%d,b=%d,c=%d",a,b,c);
return 0;
}
运行结果：
2.
#include <stdio.h>unsigned char i = 0;
int main()
{
for(i = 0;i<=255;i++)
{
printf("hello world\n");
}
return 0;
}
那，这一题的结果 不知大家是否能够想到是一直打印 hello world
我们对整形的存储就停在这
接下来我们以一道题来进入浮点型在内存中的存储
int main()
{
int n = 9;
float *pFloat = (float *)&n;
printf("n的值为：%d\n",n);
printf("*pFloat的值为：%f\n",*pFloat);
*pFloat = 9.0;
printf("n的值为：%d\n",n);
printf("*pFloat的值为：%f\n",*pFloat);
return 0;
}
这道题许多人会给出 9 9.000000 9 9.000000 的答案
可事实并非如此
这题的答案为：
为什么呢？
所以
二.浮点型在内存中的存储
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：
(-1)^S * M * 2^E
(-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，大于等于1，小于2。
2^E表示指数位。
我们举个例子如 5.5
我们可以写成 101.1（2进制）
按上述改为：
（-1）^ 0 *1.011*2^2
那么 S=0, M=1.011, E=2.
IEEE 754规定： 对于32位的浮点数，最高的1位是符号位s，接着的8位是指数E，剩下的23位为有效数字M。
对于64位的浮点数，最高的1位是符号位S，接着的11位是指数E，剩下的52位为有效数字M。
而 IEEE 754对有效数字M和指数E，还有一些特别规定。 前面说过， 1≤M<2 ，也就是说，M可以写成 1.xxxxxx 的形 式，其中xxxxxx表示小数部分。
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。
至于指数E，情况就比较复杂
首先，E为一个无符号整数（unsigned int） 这意味着，如果E为8位，它的取值范围为0~255；如果E为11位，它的 取值范围为0~2047。但是，我们知道，科学计数法中的E是可以出现负数的，所以IEEE 754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。
那么根据上面所述 现在 S=0, M=011, E=129
所以在内存中就为 0 10000001 01100000000000000000000 将其换为16进制为 40 b0 00 00
然后，指数E从内存中取出还可以再分成三种情况：
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。
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）；
此时是否对前面所提到的那一题恍然大悟了呢
