开发: C++知识库 Java知识库 JavaScript Python PHP知识库人工智能区块链大数据移动开发嵌入式开发工具数据结构与算法开发测试游戏开发网络协议系统运维
教程: HTML教程 CSS教程 JavaScript教程 Go语言教程 JQuery教程 VUE教程 VUE3教程 Bootstrap教程 SQL数据库教程 C语言教程 C++教程 Java教程 Python教程 Python3教程 C#教程
数码: 电脑笔记本显卡显示器固态硬盘硬盘耳机手机 iphone vivo oppo 小米华为单反装机图拉丁

-> C++知识库 -> 数据的存储 -> 正文阅读

[C++知识库]数据的存储

类型的基本归类

整形家族

char （char有符号还是没有符号不确定，取决于编译器）
unsigned char
signed char
short
unsigned short [int]
signed short [int]
int
unsigned int
signed int
long
unsigned long [int]
signed long [int]

浮点数家族

float
double

源码、反码、补码

在这里插入图片描述
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。

大小端介绍

什么是大端小端:
在这里插入图片描述
为什么有大端和小端：

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8bit，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

判断当前的字节序

#include <stdio.h>
int check_sys()
{
	int i = 1;
	return (*(char *)&i);
}
int main()
{
	int ret = check_sys();
	if(ret == 1)
	{
		printf("小端\n");
	}
	else
	{
		printf("大端\n");
	}
	return 0;
}

隐式类型转换

在这里插入图片描述

算术转换

在这里插入图片描述

练习

后面是一系列的练习

只要是整数，在内存中都以4byte存，记住存的是其补码，当为正数时原反补相同，负数就要变源码->反码->补码
打印的时候，看清楚是 %d(有符号) %u(无符号)。还有就是打印出来的是源码

有符号的时候，看内存里面存放补码的最高位是 ‘ 1 ’ 还是 ‘ 0 ’ ，为‘ 1 ’ 就要变补码->反码->源码，为‘ 0 ’ 补码就是源码不用变，直接计算
无符号的时候，不用管最高位是什么，直接把内存里面的反码当作源码，直接计算.

练习1

#include <stdio.h>
int main()
{
	/// -1 是一个整数，内存里面以32位比特位存
	// 10000000000000000000000000000001  原码
	// 11111111111111111111111111111110  反码
	// 11111111111111111111111111111111  补码
	/// 再看a 是char 类型 1个字节，8个比特位， 要截断
	// 11111111
	/// 后面打印 %d 以有符号整形打印。即要整形打印，但是char不够32个bit,整型提升
	/// 又因为 char 为 有符号的 char ,所以高位补充符号位 即为 1
	// 11111111111111111111111111111111  补码
	/// %d 打印 为有符号整形打印，要考虑符号位，最高位是 1 还是 0，是1就要取上面补码的源码
	// 11111111111111111111111111111110  反码
	// 10000000000000000000000000000001  源码 --> 这个打印出来就是结果 -1
	char a = -1;
	signed char b = -1; // 这个和上面的一样

	/// -1 是一个整数，内存里面以32位比特位存
	// 10000000000000000000000000000001  原码
	// 11111111111111111111111111111110  反码
	// 11111111111111111111111111111111  补码
	/// 再看a 是char 类型 1个字节，8个比特位， 要截断
	// 11111111
	/// 后面打印 %d 以有符号整形打印。即要整形打印，但是char不够32个bit,整型提升
	/// 又因为 char 为 无符号的 char ,所以高位补 0
	//  00000000000000000000000011111111   补码
	//  %d 打印 为有符号整形打印，要考虑符号位，最高位是 1 还是 0，是1就要取上面补码的源码
	//  00000000000000000000000011111111 --> 这个打印出来就是结果 255
	unsigned char c = -1;
	printf("a=%d,b=%d,c=%d", a, b, c);
	return 0;
}

练习2

#include<stdio.h>
int main()
{
	char a = -128;
	/// -128 整数 内存存储整形是int 
	// 10000000000000000000000010000000  源码
	// 11111111111111111111111101111111  反码
	// 11111111111111111111111110000000  补码
	/// char 1 个字节存不下，截断
	//1000000
	/// %u 整形类型打印， char字节不够，提升，又因为char为有符号类型，高位补符号位
	// 11111111111111111111111110000000  补码
	/// %u 无符号打印，无符号整形原反补相同
	// 11111111111111111111111110000000  --> 结果 4294967168
	printf("%u\n", a);
	return 0;
}

练习3

int main()
{
	char a = 128;
	/// 128 整数 内存存储整形是int 
	// 00000000000000000000000010000000  源码
	// 00000000000000000000000010000000  反码
	// 00000000000000000000000010000000  补码
	/// char 1 个字节存不下，截断
	//1000000
	/// %u 整形类型打印， char字节不够，提升，又因为char为有符号类型，高位补符号位
	// 11111111111111111111111110000000  补码
	/// %u 无符号打印，无符号整形原反补相同
	// 11111111111111111111111110000000  --> 结果 4294967168
	printf("%u\n", a);
	return 0;
}

练习4

int main()
{
	// 10000000000000000000000000010100 源码
	// 11111111111111111111111111101011 反码
	// 11111111111111111111111111101100 补码
	int i = -20;

	// 00000000000000000000000000001010 源码，反码，补码
	unsigned int j = 10;

	// 11111111111111111111111111101100  i的补码
	// 00000000000000000000000000001010  j的补码
	// 11111111111111111111111111110110  i+j的补码
	/// %d 有符号打印，要观察最高符号位，是1取其源码
	// 11111111111111111111111111110101  反码
	// 10000000000000000000000000001010  源码  -->结果 -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 
	return 0;
}

练习5
在这里插入图片描述
练习6

int main()
{
	char a[1000];
	int i;
	for (i = 0; i < 1000; i++)
	{
		a[i] = -1 - i;
	}
	printf("%d", strlen(a));  /// 结果255
     //strlen是求字符串长度的，找的'\0'的位置，统计的\0之前出现多少个字符
	// '\0' 的ASCII码值是0
	return 0;
}

练习7

#include <stdio.h>
#include<Windows.h>
unsigned char i = 0;
int main()
{
	// 0 到 255 死循环，255 后又变为0
	// 11111111  255 
	// 00000001  加1
	//100000000  
	// 00000000  截断
	for (i = 0; i <= 255; i++)
	{
		printf("%d  ", i);
		printf("hello world\n");
		Sleep(100);
	}
	return 0;
}

浮点型在内存中的存储

常见的浮点数

3.14159
1E10
浮点数家族包括： float、double、long double 类型。
浮点数表示的范围：float.h中定义

一个例子：浮点数存储的例子：

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;
}

输出的结果是什么呢？
在这里插入图片描述
浮点数存储规则
num 和 *pFloat 在内存中明明是同一个数，为什么浮点数和整数的解读结果会差别这么大？
要理解这个结果，一定要搞懂浮点数在计算机内部的表示方法。
详细解读：
根据国际标准IEEE（电气和电子工程协会） 754，任意一个二进制浮点数V可以表示成下面的形式：

(-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表示有效数字，大于等于1，小于2。
2^E表示指数位

举例来说：
十进制的5.0，写成二进制是 101.0 ，相当于 1.01×2^2 。

那么，按照上面V的格式，可以得出s=0，M=1.01，E=2。

十进制的-5.0，写成二进制是 -101.0 ，相当于 -1.01×2^2 。那么，s=1，M=1.01，E=2。

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。
在这里插入图片描述
对于64位的浮点数，最高的1位是符号位S，接着的11位是指数E，剩下的52位为有效数字M。

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。
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: