?在C语言的学习中，平时的刷题写代码是必不可少的，同时计算机在运行处理时的一些基本逻辑的学习对我们也是非常重要的。看过武侠小说的都知道，一个人在修炼武功时，想要修炼成绝世高手，内功和外功的修炼缺一不可。有时候，内功比外功的修炼甚至更为重要，一个内功强大的人，在学习武功时就可以事半功倍，进步飞速。而一个只注重修炼外功的人，习得的武功大多只得其形，不得其神，事倍功半。而我们在学习C语言时，也是和修炼武功一个道理，我们在刷题疯狂敲代码时，就像是修炼外功，一个人的代码能力，解题思路越强，那么他的外功就越强，而一个人对计算机底层原理的理解越通透，那么他的内功就越强。只要我们内功够强，我们在学习C语言和面对代码BUG时就能做到游刃有余，因为我们知道计算机是怎么运行的，这样运行会产生什么样的结果，这就叫“知己知彼，百战不殆”。可见计算机“内功”的修炼是多么重要。

??数据类型介绍

我们常见的一些数据类型包括：?

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

本次文章我们重点介绍整型和浮点型。?

?🏈1.类型归类

??1.1整型

char
 unsigned char
 signed char
short
 unsigned short [int]
 signed short [int]
int
 unsigned int
 signed int
long
 unsigned long [int]
 signed long [int]

这里我们把char类型归类到整形是因为我们考虑到char类型在存储时是以ASCII码存储，所以我们把char类型归类到整形。我们在每个类型下又分signed和unsigned型，这里signed是有符号型，unsigned是无符号型，我们知道数值分为正数和负数，有些数值只有正数没有负数，如身高，体重，排名。有些数值是有正有负，如温度，收入。一般我们直接写的数据类型都是有符号型，如int是signed int，short是signed short，有一点我们需要注意的是，char类型比较特别，我们写的char不一定是signed char，编译器不同，写的char也是不确定的。

🎾1.2浮点型?

float
double

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

🎱1.3结构体类型?

> 数组类型
> 结构体类型 struct
> 枚举类型 enum
> 联合类型 union

??1.4指针类型?

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

🎣1.5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。?

?🎽2.整型在内存中的储存

我们知道变量的创建是需要开辟空间，而开辟空间的大小是根据不同的类型而决定的。比如我们创建一个变量

int a = 1;
int b = 10;

此时我们知道为a分配了4个字节的空间，但是又是怎么将1存储到这4个字节的空间的呢？

接下来我们又需要先介绍一下原码反码补码的概念。

🎿3.源码反码补码?

计算机中的整数有三种2进制表示方法，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”，而数值位上正数的原、反、补码都相同。负整数的三种表示方法各不相同。

原码

直接将数值按照正负数的形式翻译成二进制就可以得到原码。

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反码。

补码

反码+1就得到补码。

对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码。为什么呢？

因为在计算机系统中，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。

?比如，我们定义一个整型变量a和一个整型变量b，分别给他们赋值1和-1，我们知道整型变量int为4个字节，一个字节8个比特位，因此有32个比特位用于存储整型变量a和b，最高位为符号位。如图：

?正数的原码反码补码相同，负数的原码得到补码有一种方式，就是原码符号位不变，其他位按位取反后得到反码，然后反码加1得到补码。而补码得到原码有两种方式，一种是补码先减一，然后符号位不变按位取反得到原码。第二种是补码先符号位不变按位取反，然后加一得到原码。

?我们知道对于整型来说，数据在内存中存放的是补码，但是是怎么存放的呢？经过调试窗口如图：

我们发现存放的确实是补码，但是存放的顺序是反的，这又是为什么呢？接下来就为大家介绍大小端存储来解决这个问题。?

🏂4.大小端存储?

什么是大小端存储呢？

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。?

为什么会有大小端存储之分呢？

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8 bit。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。?

简而言之，大端存储模式就是将高位字节内容存放到低地址中，将低位字节内容存放到高地址中。小端存储模式就是将低位字节内容存放到低地址中，将高位字节内容存放到高地址中。

大端存储：

?小端存储：

?🏄?♂?5.百度面试题

百度2015年系统工程师笔试题：

请简述大端字节序和小端字节序的概念，设计一个小程序来判断当前机器的字节序。（10分）

?概念：大端字节序：将高位字节内容存放到低地址中，将低位字节内容存放到高地址中。

小端字节序：将低位字节内容存放到低地址中，将高位字节内容存放到高地址中。

小程序：

int main()
{
	int a = 1;
	char* p = (char*)&a;
	if (*p == 1)
	{
		printf("小端\n");
	}
	else
	{
		printf("大端\n");
	}
	return 0;
}

思路：我们知道大小端字节序存储的区别，因此我们定义一个变量a，并且给它赋值1，因为是int类型，有4个字节，大端存储为

?小端存储为

所以我们只需要定义一个char类型的指针指向a的地址，然后解引用查看第一个字节存放的内容就可以知道当前机器的字节序。

?🏆浮点型在内存中的存储

在介绍浮点型的存储之前，让我们先来看一道例题。

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;
}

那么这个例题的运行结果是什么呢？让我们运行之后看一下结果，如下图。

?是和你猜想的结果一样吗？我们知道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。下面就让我们来分析一下浮点数在内存中的存储。

?🎪1.浮点数存储规则

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。

根据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。?

🎨2.特别重要且注意?

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:

0 01111110 00000000000000000000000

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）。

?🎯 3.题目分析

在我们介绍完浮点数在内存中的存储规则后，再让我们来分析一下前面的题目为什么会产生这样的结果。

首先，9在内存中的二进制序列为00000000000000000000000000001010，然后我们把9赋值给n，在定义一个浮点型指针指向n的地址（对n进行强制类型转换），当我们执行到第一个printf语句的时候，结果以%d打印，结果为9，这个没什么问题。但是当我们执行到第二个printf语句的时候，结果以%f打印，这个时候我们就需要分析了，以%f打印时，电脑就以浮点型读取打印，所以在打印时9的32位二进制序列从左往右最高位认为是符号位S，接下来的8位认为是指数位E，后面的23位认为是有效数字M。S为0，认为这个数是正数，E为全0，这时候就想到我们刚说的注意事项，E为全0时，指数就等于1 - 127 = -126。M位不在补1，直接还原，结果为一个很小的数?*?2 ^ -126，结果为一个非常小的数，又因为float类型最多显示小数点后六位，因此结果为0.000000。图解如下：

后面也是同理，当我们把9.0赋值给n，就是以浮点型储存，首先整数部分写成二进制序列为00000000000000000000000000001001，然后小数部分也写成二进制序列，因为小数部分为0，所以就不用写。用科学计数法写成1.001 * 2 ^ 3。指数为3，加上127后转换为二进制序列为10000010，因此我们就可以写出9.0在内存中的二进制存储序列为01000001000100000000000000000000，当我们以%f打印时，因为我们就是以浮点型存储的，所以读出来就是9.000000。但是当我们以%d打印时，电脑就以整型读取打印，那么这个数就是一个非常大的数，我们在计算器上计算后，得出的结果在十进制下为1091567616

?

?与程序运行结果一样。

?

图解如下：?

?

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