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[C++知识库]C语言--数据在内存中的存储

内容涵盖:

1.数据类型详细介绍(不含枚举类型)

2.整形在内存中的存储:原码、反码、补码

3.大小端字节序介绍及判断

4.浮点型在内存中的存储解析


?


?1.1.数据类型的介绍:

????????????????????????????????char //字符数据类型

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? short //短整型

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? int? ? ?//整形????????

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? long? //长整型

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? long long //长长整形

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? float? //单精度浮点数

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? double? //双精度浮点数

1.2类型的意义:①使用这个类型开辟内存空间的大小

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?②如何看待内存空间的视角

1.3布尔类型:C99中引入了布尔类型?_Bool(实质:把1和0变成ture和false)

#include<stdio.h>
#include<stdbool.h>

int main()
{
	_Bool flag = true;
	if(flag)
	{
		printf("hehe\n");
	}
	return 0;
}

注:unsigned 无符号数用%u打印


?2.1原码、补码、反码

计算机中的整数有三种表示方法,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”,而数值位负整数的三种表示方法各不相同

原码

直接将二进制按照正负数的形式翻译成二进制就可以

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了

补码

反码+1就得到补码

正数的原、反、补码都相同

对于整形来说:数据存放内存中其实存放的是补码

那为什么呢?

????????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)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


3.1大小端介绍

大端(存储模式):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):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。

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。


?4.1浮点数在内存中的存储

  • 二进制为101.11怎么转化为十进制的5.75呢?
  • 官方描述: 小数点左边的数字的权是10的正幂,得到整数值,小数点右边的数字的权是10的负幂,得到小数值
#include <stido.h>
int main()
{
	float a = 5.75;//二进制数字表示为101.11
	return 0;
}

IEEE浮点表示方法
接下来以float类型来说明。我们还是拿float a = 5.75为例。探究如何将其二进制101.11存入32(bit)位中。
IEEE浮点表示方法用到了科学计数法,所以我们要把101.11转化为1.0111 * 2^2(就是1.0111乘以2的2次方)(-1)^S * M * 2^E(-1)^S表示符号位,当s=0,V为正数;当s=1,V为负数。M(M>=1&& M<2)表示有效数字.(为什么取值范围是1到2?),因为2进制只有0和1来表示,不会出现大于2的情况。E表示指数。IEEE 754规定:对于32位的浮点数,最高的1位是符号位s,接着的8位是指数E,剩下的23位为有效数字M。

试图将5.75按照IEEE标准存入变量a(32bit)

#include <stido.h>
int main()
{
	float a = 5.75;
	//将1.0111 * 2 ^2即(5.75的二进制)存储到变量a中
	printf("%f",a);//将a读取并打印。
	return 0;
}

4.2

IEEE 754对有效数字M和指数E,还有一些特别规定。前面说过,1≤M<2,也就是说,M可以写成1.xxxxxx的形式,其中xxxxxx表示小数部分。IEEE 754规定,在计算机内部保存M时,默认这个数的第一位总是1,因此可以被舍去,只保存后面的xxxxxx部分。比如保存1.01的时候,只保存01,等到读取的时候,再把第一位的1加上去。这样做的目的,是节省1位有效数字。以32位浮点数为例,留给M只有23位,将第一位的1舍去以后,等于可以保存24位有效数字。至于指数E,情况就比较复杂。首先,E为一个无符号整数(unsigned int)这意味着,如果E为8位,它的取值范围为0~255;如果E为11位,它的取值范围为0~2047。但是,我们知道,科学计数法中的E是可以出现负数的,所以IEEE 754规定,存入内存时E的真实值必须再加上一个中间数,对于8位的E,这个中间数是127;对于11位的E,这个中间数是1023。比如,2^10的E是10,所以保存成32位浮点数时,必须保存成10+127=137,即10001001。然后,指数E从内存中取出还可以再分成三种情况:

E不全为0或不全为1

这时,浮点数就采用下面的规则表示,即指数E的计算值减去127(或1023),得到真实值,再将有效数字M前加上第一位的1。比如:0.5(1/2)的二进制形式为0.1,由于规定正数部分必须为1,即将小数点右移1位,则为1.0*2^(-1),其阶码为-1+127=126,表示为

01111110,而尾数1.0去掉整数部分为0,补齐0到23位00000000000000000000000,则其二进制表示形式为

?

E全为0

这时,浮点数的指数E等于1-127(或者1-1023)即为真实值,有效数字M不再加上第一位的1,而是还原为0.xxxxxx的小数。这样做是为了表示±0,以及接近于0的很小的数字。

E全为1

这时,如果有效数字M全为0,表示±无穷大(正负取决于符号位s);好了,关于浮点数的表示规则,就说到这里。


小弟自知自己懂的并不多(实在太菜了),还需要加强学习,希望各位大牛能看到这篇文章发表自己的看法和学习心得,在这里小弟感谢各位的观看。

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加:2021-12-05 11:51:56  更:2021-12-05 11:54:00 
 
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