【C语言进阶】深度刨析数据在内存中的存储（上）

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目录

一、数据类型介绍 

  二、整形在内存中的存储 

补充：

 三、大小端字节序

一、数据类型介绍 

C语言基本的内置类型：

char            //字符数据类型

short          //短整型

int              //整型

long           //长整型

long long   // 更长整型

float          //单精度浮点数

doublt       //双进度浮点数

1、 类型归类：

1>、整型家族：

char (字符在内存中是以ASCII值的形式存储,ASCII是整数,所以char可以归类到整型家族中)

       unsigned  char (无符号字符)

        signed  char (有符号字符)

short

        unsigned short [int]   

        signed short [int]   在C语言中规定（short = singed char），int  long 同理

int

        unsigned int 

        signed int 

long

        unsigned long [int]

        signed long [int]

 注释：char和 short、int、long 不同 ，c语言语法没有明确规定，若需要有符号char,用signed char ;需要无符号char,用unsigned char。

 2>、浮点型家族：

float  (单精度浮点数)

doublt  (双精度浮点数)

3>、构造类型：（自定义类型）

1>、数组类型

2>、结构体类型 struct

3>、枚举类型 enum

4>、联合类型 union

4>、 指针类型

int *pi;

char *pc;

float *pf;

void *pv;

5>、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 

1、原码、反码、补码

在计算机系统中，数据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。

原码、反码、补码相关知识点，从下面链接查看

   http://t.csdn.cn/Bd2Hl

补充：

1、数据类型与原码、反码、补码练习

#include<stdio.h> int main() { char a = -1; //在内存中存储的是补码 //000000000000000000001 —— -1的原码 // —— -1的反码 // —— -1的补码 // -a ,发生截断 signed char b = -1; unsigned char c = -1; // —— -1的补码 // -c ,当在unsigned char 的环境下-1发生截断后，第一位代表的就不是符号位，他也 //就是数值位 printf("a = %d,b = %d, c = %d",a,b,c);//以%d形式打印，打印的是整型，补码是32位bit //位，所以在打印的时候要进行整型提升. //a 整型提升 // 有符号数整型提升的时候按符号位提升（高位补符号位）。 //000000000000000000001 ——提升后的原码，整型提升后是-1 //c 整型提升 // 无符号数整型提升的时候高位直接补0 //000000000000000000000000 return 0; } 结果是：-1 -1 255

注释：以signed char 和unsigned char 为例：

整形提升的时候 ：有符号数整型提升的时候按位提升（高位补符号位）。

                              无符号数整型提升的时候高位直接补0。

 2、有符号数和无符号数的取值范围如何确定

以signed char与unsigned char 在内存中的存储（以补码的形式存储）为例

 同理：signed short 的取值范围是 -32768~32767;unsigned short 的取值范围是0~65535。

          int 、long、等等都可以用这个思想来确定。

 练习：

1、

#include<stdio.h> int main() { char a = -128; //0000000000000 —— -128的原码 // —— -128的反码 // —— -128的补码 // —— -存入a中，发生截断 //%u 打印无符号整型，认为内存中存放的补码对应的是一个无符号数 //%d 打印有符号整型，认为内存中存放的补码对应的是一个无符号数 printf("%u\n",a);//整型提升 ，提升a就看a在当前编译器中为有符号char,按符号位提升。 // —— -提升后的补码 //因为提升后为无符号整型，则补码、原码相同，并且首位算入数值位。 return 0; } 结果是：

注释：如上述代码，打印时发生整形提升，

1、首先看要提升的数在当前代码中，是否为有符号类型的数（如：signed char），若是，          则按符号位提升，若是无符号类型的数（如：unsigned char）,高位直接补0。

2、提升完成后，再看要求提升的是有符号还是无符号的数.在做相应的补码与原码的转换。

 2、

#include<stdio.h> #include<windons.h> int main() { unsigned int i; for(i = 9;i >= 0;i--) { printf("%u\n",i); Sleep(100);//睡眠函数，防止打印过程太快 } } 结果是：0~9~死循环

 因为是无符号整型，当i=0之后，代码不会停止，通过i–，得到unsigned int 类型的取值范围中的最大值。

3、

#include<stdio.h> int main() { char a[1000]; int i; for(i = 0;i < 1000;i++) { a[i] = -1 -i; } printf("%d",strlen(a));//strlen是以字符\0为结束标志，\0的ASCII码值是0，所以找到数组中 //0以前的字符，出现多少字符就是多少长度。 return 0; } 结果是：255

 char类型的取值范围是-128~127，127+128=255之后是0，0之前有255个字符，所以函数strlen得到的长度为255.

 三、大小端字节序

 如上述图片 代码中输入的16进制数的顺序与内存中的存储顺序是相反的。在这里就要提到大小端字节序的知识点。

1、概念

字节序，就是大于一个字节类型的数据在内存中的存放顺序。

2、大小端介绍（以字节为单位来进行研究）

字节序经常被分为两类：

1>、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；

2>、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。

3、理解（高低地址和高低字节）

1>、高低字节

以0x，这个16进制数字为例：

在十进制中靠近左边是高位，靠近右边是低位，在其他进制中也是一样。

0x,从高位到低位的字节依次是 0x11,0x22,0x33,0x44.

2>、高低地址 

 在栈区：（从高内存地址，到低内存地址。即从栈底（高地址），到栈顶（低地址））。

上述例子，小端存储  0x44是低字节，其所在位置是地址的首位，是内存的低地址 。

 练习：请设计一个小程序来判断当前机器的字节序

#include<stdio.h> int main() { int a = 1; char *p = (char*)&a;//强制类型转换为char*类型，通过char*类型的指针查找int类型在内存中 //的第一个字节的内容来判断大小端。 if(1 == *p) printf("小端\n")； else printf("大端\n"); return 0; }