重生之我在异世界学编程之C语言：数据在内存中的存储篇（上）

87 3个月前

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引言
正文
- 一、数据类型介绍
- - 1.内置类型
  - 2.自定义类型
  - 3.指针类型
  - 4.空类型（void）
- 二、数据在内存中的存储规则
- - 1.整型数据在内存中的存储
  - - 原码、反码、补码
  - 2.整型数据的运算与打印
  - - （1）占位符
    - （2）数据范围
    - (3)整型提升
    - (4)数据截断
- 三、大小端介绍
- - 1.来历
  - 2.模式介绍及效果
  - 3.模式判断
快乐的时光总是短暂，咱们下篇博文再见啦！！！不要忘了，给小编点点赞和收藏支持一下，在此非常感谢！！！

引言

本文主要讲述了数据在内存中的存储位置，存储方法以及如何读取内存中的数据。如果你对其有困惑，不妨好好阅读，也许会有新的体会和感悟。
重生之我在异世界学编程之C语言：数据在内存中的存储篇（上）

那接下来就让我们开始遨游在知识的海洋！

正文

一、数据类型介绍

1.内置类型

整型家族

当然，这常适用于非主函数。

二、数据在内存中的存储规则

符号位：对于一个有符号的的数来说，最高位就是符号位，c语言中规定1表示负，0表示正。

1.整型数据在内存中的存储

原码、反码、补码

原码
把一个十进制数直接转化为它的二进制，就是这个数的原码。

反码
正数：还是原码
负数：符号位不变，其他位按位取反

补码
正数：还是原码
负数：反码+1

思考	讨论
到这里，你可能会想：这不就理应如此吗？	但事实上，这是我们c语言设计好的用补码进行运算的结果。不信？你看：如果我们用原码进行计算，我们会惊奇的发现发现：最后的打印结果应为-2。但是这就与常理违背了，-1 + 1 == -2 , 离之大谱！

所以通过这个例子，我们就不难发现：

对于整型数据来说，只有屏幕上打印的是原码，而在内存中进行存储和表示的都是补码的智慧和原因。

序号	注意
1.	原码，反码，补码的概念主要针对有符号的整型家族（signed int或int）类型的数据，而对于其他类型的数据，有其相应的存储方式
2.	特殊地：我们把无符号的整型家族可以看做正数（有符号的数）进行处理，只不过这个正数没有符号位

2.整型数据的运算与打印

但是，掌握了以上的知识点之后，我们其实还并不能完全预见和理解整型数据运算屏幕上打印的结果，还得掌握一些占位符的作用，整型提升，数据截断，数据范围：

（1）占位符

占位符	作用
%d	打印有符号整型数据
%u、%zd	打印无符号整型数据

例：

#include<stdio.h>intmain(){int a =2147483647;int b =1;printf("%d %u", a + b, a + b);return0;}

运行结果：
重生之我在异世界学编程之C语言：数据在内存中的存储篇（上）

思考：为什么同样是a + b，打印的结果确一正一负呢？

这里其实涉及了后文要讲的数据范围，但我们通过这个例子依旧是能够感受到占位符不同所带来的不同打印结果，该题我们在后文再进一步剖析。

（2）数据范围

我们知道：

1.每个数据类型都有其对应的字节长度，1字节 == 8bit 位

详见：

数据类型	字节
char	1
short(int)	2
(long) int	4
float	4
long long	8
double	8

那这些bit位是用来干嘛的呢？

2.实际上，这些bit位就是用来存放数字1或0来表示数据大小的。由此我们可以想到：那既然表示数据大小的位数是有限的，那每个类型的数据大小也应该是在一个范围内的。

详见：

数据类型	范围
char	-128 ~ 127, 0 ~ 255
short(int)	- 2^15 ~ 2^15 - 1, 0 ~ 2^16 - 1
(long) int	- 2^31 ~ 2^31 - 1, 0 ~ 2^32 - 1

注：有负号的为有符号数据类型数据的范围

那如果一个数据超过了其范围，怎么计算？

我们可以用圆环的思想去考虑：

每一个无符号的数据类型从大到小都是bit位全0–>bit位全1，而到了最大的时候，也就是bit位全1，再加1就会发生数据越位，所有bit位变成全0，然后再由bit全0–>bit位全1，构成了一个头尾相交的圆环。

以unsigned char为例：

疑惑	剖析
为什么用占位符%d打印的结果是负数？	（1）十进制：2147483648–>二进制（补码）：01111111111111111111111111111111；十进制：1–>二进制（补码）：00000000000000000000000000000001；相加得：10000000000000000000000000000000（补码）（2）又用%d进行打印，%d是用来打印int类型数据的，所以我们要把相加得的结果转换为原码打印出来（这里要用重要规定）
为什么用占位符%u打印的结果是正数？	（1）同上；（2）又用%u进行打印，%u是用来打印无符号整数的，无符号整数的特别之处——就在于我们是把它看作有符号整数中的正数，就导致：它的原码和反码是一样的，所以打印在屏幕上的数就是相加结果的十进制数
对于占位符的思考	占位符给了我们一个理解和读取二进制数（补码）的视角和方式

(3)整型提升

问题	答案
什么叫整型提升?	c语言的整型算术运算总是至少缺省（默认）整型类型的精度进行计算。为了获得这个精度，表达式中字符型（char）和短整型（short）在使用之前就被系统自动转换为普通整型（int），这种转换就叫整型提升。
整型提升的意义是什么？	表达式的整型运算要在CPU的加法器和其他运算器件中进行，而该运算器的操作数的字节长度就为int的字节长度。
数据提升的条件和对象	发生在小于整型类型的数据类型上。

提升规则

VS2022上的内存窗口
重生之我在异世界学编程之C语言：数据在内存中的存储篇（上）

3.模式判断

我们可以借助一个2015年百度的笔试题观察大小端的区别

题目：写一个代码，实现大小端的判断

代码：

#include<stdio.h>intmain(){int a =1;char* p =(char*)&a;if(*p ==1){printf("是小端\n");}else{printf("是大端\n");}return0;}

思路：

序号	步骤
1	用char*类型的指针一个一个字节地访问int类型变量a的各个字节
2	我们可以把a赋值为只有第一个字节有值的整数，这里赋值为1
3	前提：我们知道指针访问内存的习惯是从低地址到高地址
4	如果*p == 1,说明低地址存放的字节是低位字节，也就是小端存储
5	如果*p == 0,说明低地址存放的字节是高位字节，也就是大端存储

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