数据存储(一)

整型数据存储

int main()
{
    int a = 20;
    int b = -10;
    return 0;
}

第一张图片是内存中a的存储方式，第二张图片是内存中b的存储方式。计算机是如何存储的呢？它是按照什么样的规律来存储的呢？

原码 反码 补码

计算机中的整型数据有无符号整数和有符号整数。无符号整数：所有二进制位都用来表示数值。有符号整数：第一个二进制位用来表示符号，后面的二进制位表示数值。0表示正数，1表示负数。

无符号整数：原码，反码和补码都是相同的。

有符号整数：对于正数，原码，反码和补码都是相同的。对于负数，原码，反码和补码各自有计算的方式。

原码： 将十进制数正常转换为二进制，正数为0，负数为1的设置符号位，就是原码。 反码： 将原码，除符号位以为，其余全部取反。
补码： 将反码加1。

int a = 20; //4个字节
a的原码：0 0000000 00000000 00000000 00010100
a的反码：0 0000000 00000000 00000000 00010100
a的补码：0 0000000 00000000 00000000 00010100
a的补码转成十六进制：0X00000014
int b = -10; //4个字节
b的原码：1 0000000 00000000 00000000 00001010
b的反码：1 1111111 11111111 11111111 11110101
b的补码：1 1111111 11111111 11111111 11110110
b的补码转成十六进制：0XFFFFFFF6

总结： 我们可以发现内存是存储的计算机补码的转换形式，所以数值在计算机中以补码的方式存在。

使用补码的原因

为什么要使用补码？计算机只有加法器可以进行加法运算，补码可以使加法和减法都使用加法得出结果。

int sum = a+b; //20 - 10 = 20 + (-10) = 10 
//假如使用原码进行运算
a的原码：  0 0000000 00000000 00000000 00010100
b的原码：  1 0000000 00000000 00000000 00001010
a+b的原码：1 0000000 00000000 00000000 00011110
转成十进制：-30 错误
a的补码：  0 0000000 00000000 00000000 00010100
b的补码：  1 1111111 11111111 11111111 11110110
a+b的补码：0 0000000 00000000 00000000 00001010
转成十进制：10 正确

大端小端

细心地网友会发现a的十六进制我们转换出来明明是 00 00 00 14 ，但在IDE展示中是这样的 。两个完全是反过来的，这是因为数据的存储有大端字节序存储模式和小端字节序存储模式。

大端字节序存储模式： 数据的低位保存在内存的高地址中，数据的高位保存在内存的低地址中。
小端字节序存储模式： 数据的低位保存在内存的低地址中，数据的高位保存在内存的高地址中。

就以00 00 00 14 为例

//写一段代码，告诉我们机器是使用的大端字节序还是小端字节序
int check_sys()
{
    //a(0X00 00 00 01)存储到内存中,如果是大端应该是00 00 00 01，
    //如果是小端则是01 00 00 00，我们只需要判断第一个字节是00还是01就可以确定
    //机器是大端还是小端。
    int a = 1;
    return *(char *)&a;
}
int main()
{
    int ret = check_sys();
    if(ret)
    {
        printf("小端\n");
    }
    else
    {
        printf("大端\n");
    }
    return 0;
}

字符型数据存储

int main()
{
    char a = -1;
    signed char = -1;
    unsigned char = -1;
    printf("a = %d, b = %d, c = %d\n",a,b,c);
    return 0;
}

这段程序最后的输出结果是什么呢？

这个结果是怎么来的呢？

char a = -1;
-1是一个整数，所以它应该是四个字节的，我们写出-1的二进制形式
-1的原码：10000000 00000000 00000000 00000001
-1的反码：11111111 11111111 11111111 11111110
-1的补码：11111111 11111111 11111111 11111111
char是一个字节八个比特位的，并且char是默认的有符号字符类型
把-1放到一个字符型变量里面，这个变量a只能存储一个字节，所以放到a里面的是
a的补码：11111111
%d是打印有符号十进制的整数，既然要打印整数就要将char型的a提升为int型，
8位的char型要在前面补24个0/1变成int型。char是有符号的，最高位的1是符号位，
其他的高位就补1
则a的补码就变成 11111111 11111111 11111111 11111111，倒回去计算出原码，
 a的反码 11111111 11111111 11111111 11111110
 a的原码 10000000 00000000 00000000 00000001
将a的原码转成十进制就是 -1，a的打印结果就是-1.

signed char b = -1;跟char a = -1;是一样的，计算过程相同

unsigned char c = -1;
这里同样是-1放进一个字符型变量，所以最后放进c的也是 11111111
打印成整型，所以将char型的c进行整型提升为int型，unsigned char是无符号的，
前面补0
c的补码：00000000 00000000 00000000 11111111
c的反码：00000000 00000000 00000000 11111111
c的原码：00000000 00000000 00000000 11111111
转成十进制255

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

程序的输出结果是

char a = -128;
-128的原码：10000000 00000000 00000000 10000000
-128的反码：11111111 11111111 11111111 01111111
-128的补码：11111111 11111111 11111111 10000000
把-128放到字符型变量a中，就只能存一个字节的数据，所以a中的数值是
a的补码：10000000
%u是打印无符号十进制整数，将a整型提升为int类型的，char是有符号的，
所以二进制为补1
a整型提升后补码：11111111 11111111 11111111 10000000
然后根据补码算出原码，进行转换就是最后的结果。
此时要注意程序让进行无符号打印，而无符号的原反补码是相同的，所以
11111111 11111111 11111111 10000000就是原码，将它转换为10进制
就是最终结果。

按照列举的方式来查看无符号char和有符号char的范围

有符号char范围：-128~127 10000000->-128 10000000通过减一取反得到的原码不能转换为-128，但计算机直接规定10000000就是-128

无符号char范围：0~255