谈谈数据在内存当中的存储数据在内存当中的存储:整数存储(原码,反码,补码,无符号整数与有符号整数),大端法与小端法存储,

谈谈数据在内存当中的存储

1. C语言的数据类型分类

整数型: char(1字节),short(2字节),int(4字节),long(4字节--32位/8字节--64字节)

浮点型: float(4字节),double(8字节)

构造类型: 结构体struct,枚举类型enum,联合类型union(自定义类型)

空类型: void

2. 整型在内存当中的存储

原码反码补码

二进制表示形式有原码反码补码

int a = 10;

4个字节 32个比特位

00000000 00000000 00000000 00001010 原

00000000 00000000 00000000 00001010 反

00000000 00000000 00000000 00001010 补

int b = -10;

对于负数来说反码为原码按位取反补码为反码+1

原码求补码补码求原码都可以通过取反+1进行转换

10000000 00000000 00000000 00001010 原

11111111 11111111 11111111 11110101 反

11111111 11111111 11111111 11110110 补

内存当中0xff ff ff f6 小端法存储(低位存在低地址高位存在高地址)

截屏2024-07-29 15.27.04.png

截屏2024-07-29 15.36.46.png 使用补码可以将符号位和数值位统一进行处理最高位是负值相加即得到最后的实际数据:

对于补码的值最高位看为负权重其他位正权重这样即可统一计算正数与负数(csapp第二章)

原码计算是错误的补码计算才是正确的如果按照原码进行计算与求值则最后的结果应该是-2 显然与现实不符

1+(-1)

00000000 00000000 000000000 00000001//1

11111111 11111111 11111111 11111111//-1

00000000 00000000 00000000 00000000//0

大端小端法存储数据

0x 11 22 33 44 大端字节序存储

0x 44 33 22 11 小端字节序存储

字节序 - 是以字节为单位讨论存储顺序
小端字节序存储把一个数据的低位字节的内容存放在低地址处(常见x86小型机用的都是小端法存储数据)
大端字节序存储把一个数据的低位字节的内容存放在高地址处(ARM大型机)

百度2015面试题:

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。（10分）

小端字节序: 数据的低位字节存储在低地址处高位字节存储在高地址处

思路:

自己的思路:

通过一个值0x11223344 存储为int变量再创建一个字符数组char[4] 用一个字符指针char* 指向int变量逐个字节将内容放入字符数组当中最终检验字符数组的首元素是否为0x44 如果是就为小端法如果不是那么就是大端法
优秀思路:

直接用一个最简单的值0x00000001 int变量用char* 指向这个变量解引用得到最低的一个字节如果这个字节是内容为1 那么就是小端法如果不是那么就是大端法 (代码实现起来更简单)

代码:

int check_sys2()
{

    //更简单的一个方式
    int a = 1;
    //对比第一个字节的内容就可以了 如果第一个字节是1 就是小端 如果第一个字节是0 那就是大端
    char firstByte = *(char*)&a; //指定引用一个字节的内容 用char*强制类型转换
    if (firstByte) return 1;
    else return 0;
}

//自己实现的代码
void check_sys()
{
    //百度面试题： 讲解一下什么是大端和小端存储 -- 小端 低位字节放在低地址处 
    //设计一个程序来说明当前机器是大端还是小端
    int t = 0x11223344;
    char arr[4];
    char* p = &t;
    for (int i = 0; i < 4; i++)
    {
        arr[i] = *(p + i);
        //地址值占位符要用%p
        printf("char arr[%d],地址：%p,值为%x\n", i, p + i, arr[i]);
    }
    if (arr[3] == 0x44) printf("当前机器是大端法进行数据存储");
    else if (arr[3] == 0x11) printf("当前机器是小端法进行数据存储");
    //char arr[0], 地址：273fa08, 值为44
    //char arr[1], 地址：273fa09, 值为33
    //char arr[2], 地址：273fa0a, 值为22
    //char arr[3], 地址：273fa0b, 值为11

}

整数类型中默认为有符号前面加上unsigned关键字才为无符号

有符号符号位＋数值位无符号全部为数值位

10000000 被定义为-128 为 -127-1

有符号char -128~127

无符号char 0~255

考察: 数据的无意溢出造成意外的输出结果

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截屏2024-07-29 15.55.33.png

        10000000 00000000 00000000 00010100
        11111111 11111111 11111111 11101011
        11111111 11111111 11111111 111101100//-20补码
        00000000 00000000 00000000 000001010//10补码
        11111111 11111111 11111111 111110110//相加结果的补码形式
        10000000000000000000000000001010//-10

3.浮点数在内存当中的存储

浮点数就是数学中的小数 123.45-->12.345* 10^1-->1.2345* 10^2 小数点可以浮动就是浮点数

整型家族的类型表示范围 limits.h

浮点数: float.h

浮点数存储的规则 :IEEE754

截屏2024-07-29 16.04.34.png

截屏2024-07-29 16.08.28.png

S: 符号位 0表示正数 1表示负数 1位

E: 科学技术法的2的指数部分 8位

在内存当中的指数部分表示需要真值+127(bias) bias的计算公式为2^(E的位数-1)-1 这是为了兼顾指数部分出现负数的情况

指数位全为0的情况表示极小的数此时M为0.xxxx 指数部分为-127

指数为全为1的情况表示极大的数此时指数部分为128 2^128

其他情况正常计算即可 E-127得到真实的指数

截屏2024-07-29 16.16.58.png

一个例子:

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;
}

输出的结果为:

截屏2024-07-29 16.18.20.png 解释:

首先是创建一个int类型的变量值为9

在内存当中为:

00000000 00000000 00000000 00001001
0 00000000 00000000000000000001001 //E全为0 %.f的精度只到小数点后六位 无法表示 所以为0

如果按照float类型存入9.0

那么在内存当中的存储形式为:

0 10000010 00100000000000000000000
01000001000100000000000000000000//如果按照整数的规则解引用 是一个很大的值 1,091,567,616

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