C语言的数据类型及其存储方式

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C语言的数据类型及其存储方式

2024-06-13 16:25| 来源: 网络整理| 查看: 265

C语言的数据类型及其存储方式 一、C语言的数据类型1.常见的数据类型2.整型家族3.构造类型4.指针类型 二、整形在内存中的存储1.大小端字节序2.源码、反码和补码 三.浮点数在内存中的存储1.从一个栗子开始2.浮点数的存储规则 总结

一、C语言的数据类型 1.常见的数据类型

下面是几种C语言常见的数据类型

char字符数据类型short短整型int整型long长整型long long长长整型float单精度浮点型double双精度浮点型

C99新增了_Bool(布尔类型),用来表示真假: true 表示真 false 表示假

但是C语言可以用整型表示表达式的真或假,而布尔类型其实就是对C语言的int类型进行了重命名而已,所以在C语言中几乎见不到布尔类型。

2.整型家族

整形分为有符号整形和无符号整型:

无符号整型有符号整型unsigned charsigned charunsigned short [ int ]signed short [ int ]unsigned intsigned intunsigned long [ int ]signed long [ int ]

其实对于char类型来说,虽然其存储的是字符,但是却是以字符对应的ASCII码值的整型来存储的

对于我们正常情况下的类型声明比如:int其实前边省略了signed,对于short,long来说同样如此。但是要注意的是char的类型是不确定的,在不同的编译器下可能会不相同。

在一些常见的编译器下char就是signed char.

3.构造类型

一下是C语言的四种构造类型:

数组类型int [ ], char [ ]等结构体类型struct枚举类型enum联合类型union 4.指针类型 整形指针int*字符指针char*单精度浮点型指针float*空类型指针void*

除了这四种之外还有doube*等,同时还包括一级指针,二级指针,三级指针等,以及数组指针等各种指针类型。

二、整形在内存中的存储

我们知道,一个变量的存储是要在内存中开辟空间的,而开辟空间的大小就是根据变量的类型决定的。 例如:

int a = 10; int b = -10;

根据整型的类型,会为其分配四个字节的空间。那这四个字节究竟如何存储呢?我们来分析一下:

先来看一下变量a在内存中的存储: 在这里插入图片描述 最上面的一行所对应的就是变量a的地址及其存储的内容。每一行刚好就是四个字节的内容。这里每个地址空间所存储的值是以十六进制的形式存储的,为啥不用二进制存储呢?计算机在内存中存储不都是二进制吗?

这是因为虽然计算机是以二进制形式存储的,但是如果给我们展示二进制的话,不太方便我们观察,所以这里是十六进制。

接下来,我们来看下变量b在内存中的存储吧: 在这里插入图片描述 最上面一行就是变量b在内存中的存储,为什么是这样呢,因为数据在内存中的存储都是以二进制补码形式存储的。

如果对存储形式有疑问的话,先看下面的源码,反码和补码的介绍会好一些哦!

1.大小端字节序

好了,我们知道了存储方式,但是大家可以发现,上述图片中存储却是倒过来的,这是为什么呢?

这里就涉及到了大小端字节序的存储方式了: 小端字节序: 小端字节序就是低位字节的数据存放在内存的低地址端,高位字节的数据存放在内存的高地址端。

大端字节序: 大端字节序就是低位字节的数据存放在内存的高地址端,高位字节的数据存放在内存的低地址端。

为何会有大小端字节序之分呢?

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8 bit的char之外,还有16 bit的short型,32 bit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何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。

2.源码、反码和补码

整型数据可以分为正数和负数:

正数的源码,反码和补码是相同的,将一个十进制数转换为二进制数所对应的就是正数的源码了。

而负数的源码则需要将对应正数的源码的二进制最高位,也就是符号位变为1,反码就是在源码符号位不变的基础上把所有位按位取反就可以得到反码,而补码则需要在把对应的反码加1就得到了补码。

同时,如果知道负数的补码,想要去求源码或者反码,只需要进行相反的计算就可以了。

那为什么整型数据在内存中的存储形式是补码呢?

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。

三.浮点数在内存中的存储 1.从一个栗子开始

首先请大家猜一下下面代码的执行结果:

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("num的值为:%d\n", n); printf("*pFloat的值为:%f\n", *pFloat); return 0; }

如果以浮点数的形式从内存输出整型数据结果会是9.0吗? 那如果以整型形式从内存输出浮点数数据结果会是9吗?

下面让我们来看一下结果是否如我们预期的那样: 在这里插入图片描述 嗯~,好像不是我们想的那样哦,但是这也太离谱了吧,为什么以浮点数形式输出整型数据和以整型形式输出浮点数数据会和原来差别这么大呢?

其实这是因为浮点数在内存中的存储方式和整型数据在内存中的存储方式有着巨大的差别。

2.浮点数的存储规则

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。

举个例子: 十进制的5.0,写成二进制是 101.0 ,相当于 1.01×2^2 。那么,按照上面V的格式,可以得出S=0,M=1.01,E=2。 十进制的-5.0,写成二进制是 -101.0 ,相当于 -1.01×2^2 。那么,S=1,M=1.01,E=2。 以单精度浮点型32位数据为例: 在这里插入图片描述 而双精度浮点型64位数据则是:一位S符号位,紧接着是十一位E指数位,再就是M有效数字52位。

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



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