[C++知识库]【学习笔记之菜Dog学C】数据存储

一、数据类型回顾

 char           //字符数据类型
 short          //短整型
 int            //整型
 long           //长整型
 long long      //更长的整型
 float          //单精度浮点数
 double         //双精度浮点数

?1、类型的意义

??（1）使用这个类型开辟内存空间的大小（大小决定了使用范围）；
??（2）如何看待内存空间的视角。

?2、类型的基本归类

??2.1整型类

 char           //字符数据类型
 short          //短整型
 int            //整型
 long           //长整型
 long long      //更长的整型

??2.2浮点数类

 float          //单精度浮点数
 double         //双精度浮点数

??2.3构造类型（自定义类型）

结构体类型struct
数组类型
枚举类型enum
联合体类型union

??2.4指针类型

int* pi;
char* pc;
float* pf;

??2.5空类型void

函数返回类型void
函数参数
指针

二、在内存中的存储

??数据在内存中以二进制的形式存储；

?1、整数类型在内存中的存储

??1.1原码、反码、补码

??整数二进制有三种表现形式：原码、反码、补码
??正整数：原反补码相同；
??负整数：原反补码需要计算；
??按照数据直接写出来的二进制序列就是原码；
??原码符号位不变，其余位取反就是反码；
??在反码的基础上加1就是补码；
??整数在内存中存储的是补码。

??为什么要用补码存储？
??因为计算机的CPU中是只有加法的，如果要进行减法，就是看做一个数加一个负数。

int main() {
	int a = 1 - 1;
	//实际算的是1+(-1)
	//如果按原码进行计算
	//00000000 00000000 00000000 00000001 - 1
	//10000000 00000000 00000000 00000001 - -1
	//10000000 00000000 00000000 00000010 - 计算结果为-2
	//反码计算
	//00000000 00000000 00000000 00000001 - 1，正数原反补相同
	//10000000 00000000 00000000 00000001 - -1原码
	//11111111 11111111 11111111 11111110 - -1反码
	//11111111 11111111 11111111 11111111 - -1补码
	//00000000 00000000 00000000 00000000 - 计算结果为0

	return 0;
}

?2、大端字节序和小端字节序

??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；
??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。
??为什么会有大小端模式之分呢？
??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8bit的char之外，还有16bit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进行字节排序的问题。因此就导致了大端存储模式和小端存储模式。

??如何判断当前机器是大端存储还是小端存储？

int main() {
	int a = 1;
	char* p = (char*)&a;
	if (1 == *p) {
		printf("小端");
	}
	else {
		printf("大端");
	}

	return 0;
}

?3、浮点数类型在内存中的存储

??浮点数类型依照国际标准IEEE（电气和电子工程协会）754存储。

??国际标准IEEE（电气和电子工程协会）754规定，任意一个二进制浮点数都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，则该浮点数为正数；当s=1，则该浮点数为负数；
??M表示有效数字，大于等于1，小于2；
??2^E表示指数位。
??例如：十进制的5.0，写成二进制是 101.0 ，相当于 (-1)⁰×1.01×2²。

??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。
??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。

??关于M的规定：
??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，只保存后面的小数部分。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。
??关于E的规定：
??首先，E为一个无符号整数（unsigned int）,因此E的取值范围为[0,255]或[0-2047]。但是E是可能出现负数的，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（127或1023）；
??当E不全为0或不全为1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；
??当E全为0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；
??当E全为1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。

int main()
{
	int n = 9;
	float* pFloat = (float*)&n;
	printf("n的值为：%d\n", n);//9
	//n本身的值没有变
	printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat);//0.0
	//00000000 00000000 00000000 00001001 - 9存入时的二进制序列
	//但是%f是按浮点数取出，按浮点数计算
	//0 00000000 00000000000000000001001 - 9按浮点数取出的序列
	//(-1)^0* 0.00000000000000000001001×2^(-126) - 特别小的一个数，无限趋近于0
	//所以打印出来是0.0

	*pFloat = 9.0;
	printf("num的值为：%d\n", n);//1091567616
	//0 10000010 00100000000000000000000 - 9.0存入时的二进制序列
	//%d按整型取出，按整型计算
	//01000001 00010000 00000000 00000000 - 1091567616
	printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat);//9.0

	return 0;
}