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数据在内存中的存储

2022-08-10 14:46:00 7昂7.

一、数据类型

数据类型有7种:

   char        字符型  
   short       短整型 
   int         整型
   long        长整型
   long long  更长整型
   float      单精度浮点数 
   double     双精度浮点数

二、原码,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:是直接将数值按照正负数的形式翻译成二进制得到原码。
反码:原码的符号位不变,其他位依次按位取反得到反码。
补码:反码加1,得到补码。
计算例子:如图在这里插入图片描述
计算a+b:
a是正数,原码等于补码:00000000 00000000 00000000 00000111
b是负数,原码:10000000 00000000 00000000 00001010
反码:111111111 11111111 11111111 11110101
补码:11111111 11111111 11111111 11110110
a+b的补码分别相加得到:11111111 11111111 11111111 11111101
而打印的是%d即有符号整型,要把它转化为原码,减一取反的到原码:
10000000 00000000 00000000 00000011 再化为10进制就是-3
看下运行结果:
在这里插入图片描述

三、大小端

数据在内存中有两种存储方式一个是大端模式一个是小端模式。
在计算机系统中,以字节为单位的,每个地址单元对应着一个字节,一个字节为8bit。但在C语言中除了8 bit的char之外,还有16 bit的short型,32bit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,由于奇存器宽度大于一个字节,那么心然存在着一个如何将多个字节安排的问题。这导致了大端存储模式和小端存储模式。
我们如何判断当前机器的字节顺序:

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

取一个整型数1,补码:0000000 0000000 00000000 00000001,要判断它哪种存储模式,只需要拿出第一个字节,因为低位放在高地址处时是大端,低位放在低地址处时小端,取地址先转化为字符型指针保证拿出一个字节 ,再解引用取出内容,如果是1就是小端,反之是大端。

整型提升

C的整型算术运算总是至少以缺省整型类型的精度来进行的。为了获得这个精度,表达式中的字符和短整型操作数在使用之前被转换为普通整型,这种转换称为整型。
我们用字符类型存储数据会发生截断,因为一个数是四个字节,字符型只能存储一个字节,截断之后看当前符号位:
对于有符号类型,如果是1就把1之前的位补全1进行整型提升,如果是0就把0之前的位补全0进行整型提升。
对于无符号类型,直接补全0.
(1)我们看如下例子就能很好理解:

#include<stdio.h>
int main()
{
    
	char a = -2;
	unsigned char b = -10;
	printf("%d %d", a,b);
}

a=-2,原码:10000000 0000000 00000000 00000010
反码: 11111111 11111111 11111111 11111101
补码: 11111111 11111111 11111111 11111110
但是a是字符型只能存一个字节,会发生截断只取低位的一个字节即:11111110
而我们打印的是有符号整型%d,会发生整型提升,因为它是负的,所以在前面补1
11111111 11111111 11111111 11111110,而打印的是原码,所以再转换为原码。减一取反:10000000 00000000 00000000 00000010 结果是-2
b=-10,原码:10000000 00000000 00000000 00001010
反码: 11111111 11111111 11111111 11110101
补码 :11111111 11111111 11111111 11110110
同上截断之后:11110110 因为他是无符号整型在前面补0:
00000000 00000000 00000000 11110110.直接是原码打印结果是246.
再验证下结果:
在这里插入图片描述

(2)另外%u是打印无符号整型。也是被截断之后看原来的数是否有符号,如果有符号不补1或补0,无符号直接补0.然后补完之后直接当做原码打印
例如 char=-128
原码:10000000 00000000 00000000 10000000
反码: 11111111 11111111 11111111 01111111
补码: 11111111 11111111 11111111 10000000
因为是字符型拿低位的一个字节 1000000,又因为他是负数补1:
11111111 11111111 11111111 10000000,直接当原码打印 因数太大直接看结果:
在这里插入图片描述
(3)再来分析一个:

#include<stdio.h>
int main()
{
    
	
	int i = -20;
	unsigned char j = 10;
	unsigned char b = i + j;
	printf("%u", b);
}

i的原码:10000000 00000000 00000000 00010100;
反码: 11111111 1111111 11111111 11101011
补码: 11111111 11111111 11111111 11101100
而j是无整形且字符型值 因为它是正数,原码等于补码:
00000000 00000000 00000000 00001010
两者相加是:11111111 11111111 11111111 11110110
而又存在一个无符号字符型,发生截断:11110110
而打印的是%u直接整型提升补0 补码等于原码 :
00000000 00000000 00000000 11110110结果是246
看结果:
在这里插入图片描述

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