整型在内存中的存储
前言
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？
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。
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。
我们在调试窗口可以看得到数据在内存中的存储
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？
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。
可以看到我所使用的IDE采用的是小端存储的方式
低位放在了低地址
使用程序判断是大端存储还是小端存储
我们想要实现程序判断是大端存储还是小端存储
可以在内存中存放1
int a = 1
//a在内存中是00 00 00 01
在这个基础上，
如果是小端存储，则在内存中为 01 00 00 00
如果是大端存储，则在内存中为00 00 00 01
我们只需要判断第一个字节是1还是0就可以完成判断
问题就转变成如何取出第一个字节
我们可以采用指针类型char*来实现
char* ret == (char*)&a
//因为&a是int*类型 我们要强制类型转换为char*类型
在加上判断语句
if(ret == 1)
{
printf("小端\n");
}
else
{
printf("大端\n");
}
我们就可以写出
#include<stdio.h>
int main()
{
int a = 1;
char* ret == (char*)&a
if(ret == 1)
{
printf("小端\n");
}
else
{
printf("大端\n");
}
return 0;
}
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。
练习
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;
//-1在内存中储存二进制补码
//原码10000000 00000000 00000000 00000001
//反码11111111 11111111 11111111 11111110
//补码11111111 11111111 11111111 11111111
//a是char类型 占一个字节 所以发生截断 舍去高位 只留下11111111，以%d打印，将11111111
//转化为原码为10000001 结果为-1
//b是signed char 和 char同理结果为-1
//c是unsigned char类型 占一个字节 同样发生截断 只留下11111111 但是c是无符号数 最高位
//不是符号位，所以原码=补码为11111111，以%d打印就是255
}
2
2.
//输出什么？
#include <stdio.h>
int main()
{
char a = -128;
printf("%u\n",a);
return 0;
//a是char类型 占一个字节
//-128原码为10000000 00000000 00000000 10000000
// 反码为11111111 11111111 11111111 01111111
// 补码为11111111 11111111 11111111 10000000
//此处发生截断 只保留低位10000000存储在char中
//以%u打印就是unsigned int ，unsigned int占4个字节此处进行整形提升
//因为char为有符号数 所以最高位补符号位1为11111111 11111111 11111111 10000000
//因为以unsigned int所以最高位不是符号位原码=补码=11111111 11111111 11111111 1000000
//计算器将11111111 11111111 11111111 10000000换算为十进制为4294967168
}
3.
#include <stdio.h>
int main()
{
char a = 128;
printf("%u\n",a);
return 0;
//这个思路和第二题相同
//结果也相同
}
4.
int i= -20;
unsigned int j = 10;
printf("%d\n", i+j);
//按照补码的形式进行运算，最后格式化成为有符号整数
//i是整形，占4个字节
//unsigned int 是无符号整型 占四个字节
//-20原码为10000000 00000000 00000000 00010010
//反码为 11111111 11111111 11111111 11101101
//补码为 11111111 11111111 11111111 11101110
//10原反补都相同为00000000 00000000 00000000 00001010
//i+j在内存中用补码运算结果为11111111 11111111 11111111 11111000
//以%d打印最高位为符号位，所以要将补码转化为原码
//11111111 11111111 11111111 11111000为补码
//原码为10000000 00000000 00000000 00001000
结果为-10
5.
unsigned int i;
for(i = 9; i >= 0; i--)
{
printf("%u\n",i);
}
//i是unsigned int 无符号整型恒>=0
//所以循环条件i>=0在任何情况下都满足，所以死循环
6.
int main()
{
char a[1000];
int i;
for(i=0; i<1000; i++)
{
a[i] = -1-i;
}
printf("%d",strlen(a));
return 0;
}
//a是char类型数组 里面存储的每个元素都是char类型占一个字节
//循环中数组存放的元素为
//-1 -2 -3 -4 -5.......-127 128 127 126 125.....0 -1 12
//因为char类型取值范围为-127---128/
//strlen是在数组中找到0后停止
//所以结果为255
7.
#include <stdio.h>
unsigned char i = 0;
int main()
{
for(i = 0;i<=255;i++)
{
printf("hello world\n");
}
return 0;
}
//这个和第五题思路相同
//unsigned char取值范围为0---255
//所以在任何时候都满足循环条件，所以这个代码会死循环打印hello world
希望我的博客对你有帮助
IDE VS2022
