C · 进阶 | 深度剖析数据在内存中的存储
【摘要】 数据类型使得C语言能够描述各种不同的事物,是最基本的知识内容
啊我摔倒了..有没有人扶我起来学习....
你好,我是CGod,每个人都可以5分钟编程。
欢迎来到我的主页:《CGod的后花园》
前言
数据类型使得C语言能够描述各种不同的事物,是最基本的知识内容
一、数据类型介绍
- 前面我们已经学习了基本的内置类型:
符号 | 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 |
- 以及他们所占存储空间的大小。
类型的意义:- 使用这个类型开辟内存空间的大小(大小决定了使用范围)。
- 如何看待内存空间的视角。
1.1 类型的基本归类:
- 整形家族:
家族 | 成员 |
---|---|
char | unsigned char |
char | signed char |
short | unsigned short [int] |
short | signed short [int] |
int | unsigned int |
int | signed int |
long | unsigned long [int] |
long | signed long [int] |
- 浮点数家族:
家族 | 成员 |
---|---|
浮点数 | float |
浮点数 | double |
- 构造类型:
家族 | 成员 |
---|---|
数组类型 | |
结构体类型 | struct |
枚举类型 | enum |
联合类型 | union |
-
指针类型:
int *pi;
char *pc;
float| *pf;
void *pv;
-
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。
二、整形在内存中的存储
- 我们之前讲过一个变量的创建是要在内存中开辟空间的。空间的大小是根据不同的类型而决定的。那接下来我们谈谈数据在所开辟内存中到底是如何存储的?
比如:
int a = 20;
int b = -10;
- 我们知道为 a 分配四个字节的空间。那如何存储?
先来了解下面的概念:
2.1 原码、反码、补码
-
计算机中的整数有三种
2
进制表示方法,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”,而数值位正数的原、反、补码都==相同==;负整数的三种表示方法==各不相同==- 原码
直接将数值按照正负数的形式翻译成二进制就可以得到原码 - 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反码 - 补码
反码+1
就得到补码
- 原码
-
对于整形来说:数据存放内存中其实存放的是补码。为什么呢?
-
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 -
我们看看在内存中的存储:
-
我们可以看到对于
a
和b分别存储的是补码。但是我们发现==顺序==有点不对劲
这是又为什么?
2.2 大小端介绍
-
什么是大端小端:
- 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
8 bit
。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
- 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
-
百度2015年系统工程师笔试题:
请简述大端字节序和小端字节序的概念,设计一个小程序来判断当前机器的字节序:
#include <stdio.h>
int check_sys()
{
int i = 1;
return (*(char*)&i);
}
int main()
{
int ret = check_sys();
if (ret == 1)
{
printf("小端\n");
}
else
{
printf("大端\n");
}
return 0;
}
输出结果:
三、浮点型在内存中的存储
- 这个知识点属于很冷门的,但还是希望铁汁们能够去学习弄懂,了解底层逻辑就像修炼内功!扎实基础百战百胜!
- 有兴趣深入了解的铁汁转战《C | 浮点型数据在内存中的存储方式》
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