【C语言】数据在内存中的存储

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【C语言】数据在内存中的存储

2024-07-10 01:51| 来源: 网络整理| 查看: 265

前言

本篇博客实际上不怎么涉及到C语言的知识,但要想将C语言掌握好,还必须得总结一下,

话不多说,进入正题,让我们一起来看看数据在内存中如何存储

个人主页:小张同学zkf

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目录

 1. 整数在内存中的存储

 2. 大小端字节序和字节序判断

2.1 什么是大小端?

 2.2 为什么有大小端?

2.3 练习

3. 浮点数在内存中的存储

3.1浮点数在内存中如何存储

3.2 浮点数存的过程

3.3浮点数取的过程

 1. 整数在内存中的存储

还记得整数的二进制表示方式有三种吗

原码,反码,补码

负整数的三种表示方法各不相同

原码:按照原数值正负数的形式翻译成二进制得到的

反码:原码的按位取反

补码:反码加一

正数原码,反码,补码相同

有符号的整数,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”,最高位的一位是被当做符号位,剩余的都是数值位。

对于整形来说:数据存放内存中其实存放的是补码。

但为什么要放补码那

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。

 2. 大小端字节序和字节序判断

在总结这个大小端字节序之前,我们先来分析一个代码

#include int main() { int a = 0x11223344; return 0; }

调试的时候,我们可以看到在a中的 0x11223344 这个数字是按照字节为单位,倒着存储的。这是为什么呢?

 

2.1 什么是大小端?

字节序——是以字节为单位,来讨论存储顺序的

其实超过一个字节的数据在内存中存储的时候,就有存储顺序的问题,按照不同的存储顺序,我们分为大端字节序存储和小端字节序存储,下面是具体的概念:

大端(存储)模式:

是指数据的低位字节内容保存在内存的高地址处,而数据的高位字节内容,保存在内存的低地址处。

 小端(存储)模式:

是指数据的低位字节内容保存在内存的低地址处,而数据的高位字节内容,保存在内存的高地址处。

 2.2 为什么有大小端?

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位,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 KEILC51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。

2.3 练习

在看习题前我们先认识一下

有符号char类型取值范围-128~127

无符号char类型取值范围0~255

我们来看几道习题

#include 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; }

我们来一个一个看,首先a是-1,-1原码取反再加一得到的补码是每位都是1,再把它放到char类型中发生截断取最低8位,a现在就是11111111,再把它以%d格式打出来,%d为有符号int整形,那我们整形提升到32位,我们看a的类型是char,char在vs里是默认有符号的char,所以最高位是符号位,那最高位用符号位来补进行整形提升,到32位之后,此时最高位是1,所以此时的a就是负数,负数存的是补码,再减一取反得到原码,最后的原码转换就是-1,所以a打印出来是-1。

再看b,b类型是有符号的char,那跟a结果一样,所以也是-1。

最后看一下c,c是无符号类型,那它储存的8个1没有符号位,都是数值位,由于是无符号位,%d为有符号int整形,所以整形提升高位直接补0,此时最高位是零,是正数,此时原码反码补码相同,得到的结果为255

再看一题

#include int main() { char a = -128; printf("%u\n",a); return 0; }

%u是打印无符号整形,因为是char类型,所以只取后八位,-128补码是10000000,把它以无符号整形打印,char类型是有符号的,所以整形提升时高位补符号位,到32位之后,又因为打印以无符号格式,所以此时32位11111111111111111111111110000000没有符号位,此时原码返码补码相同,把这个转换成10进制数是一个很大的数,结果就是4294967168

最后看一道题

#include int main() { char a[1000]; int i; for(i=0; i



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