1. 數(shù)據(jù)類型介紹

前面我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了基本的內(nèi)置類型：

char //字符數(shù)據(jù)類型
short //短整型
int //整形
long //長整型
long long //更長的整形
float //單精度浮點(diǎn)數(shù)
double //雙精度浮點(diǎn)數(shù)

以及他們所占存儲(chǔ)空間的大小。
類型的意義：

1. 使用這個(gè)類型開辟內(nèi)存空間的大小（大小決定了使用范圍）。
2. 如何看待內(nèi)存空間的視角

1.1 類型的基本歸類

整形家族：

char
unsigned char
signed char
short
unsigned short [int] （int 可省略）
signed short [int] （int 可省略）
int
unsigned int
signed int
long
unsigned long [int] （int 可省略）
signed long [int] （int 可省略）

 signed修飾有符號(hào)的數(shù)（既可以放負(fù)數(shù)又可以放正數(shù)）unsigned只能修飾正數(shù)int= [signed]  int     sigened可以省略char是不是signed char取決于編譯器

浮點(diǎn)數(shù)家族：

float
double

構(gòu)造類型：（自定義類型）

  > 數(shù)組類型> 結(jié)構(gòu)體類型 struct> 枚舉類型 enum> 聯(lián)合類型 union

指針類型

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

空類型：

void 表示空類型（無類型）
通常應(yīng)用于函數(shù)的返回類型、函數(shù)的參數(shù)、指針類型

2. 整形在內(nèi)存中的存儲(chǔ)

一個(gè)變量的創(chuàng)建是要在內(nèi)存中開辟空間的?？臻g的大小是根據(jù)不同的類型而決定的。

接下來我們看看數(shù)據(jù)在所開辟內(nèi)存中到底是如何存儲(chǔ)的？

比如：

int a = 20;
int b = -10;

我們知道為 a 分配四個(gè)字節(jié)的空間。
那如何存儲(chǔ)？
先了解下面的概念：

2.1 原碼、反碼、補(bǔ)碼

計(jì)算機(jī)中的整數(shù)有三種2進(jìn)制表示方法，即原碼、反碼和補(bǔ)碼。
三種表示方法均有符號(hào)位和數(shù)值位兩部分，符號(hào)位都是用0表示“正”，用1表示“負(fù)”，而數(shù)值位 正數(shù)的原、反、補(bǔ)碼都相同。 負(fù)整數(shù)的三種表示方法各不相同。

原碼
直接將數(shù)值按照正負(fù)數(shù)的形式翻譯成二進(jìn)制就可以得到原碼。

反碼
將原碼的符號(hào)位不變，其他位依次按位取反就可以得到反碼。

補(bǔ)碼
反碼+1就得到補(bǔ)碼。

對于整形來說：數(shù)據(jù)存放內(nèi)存中其實(shí)存放的是補(bǔ)碼。
為什么呢？

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，數(shù)值一律用補(bǔ)碼來表示和存儲(chǔ)。原因在于，使用補(bǔ)碼，可以將符號(hào)位和數(shù)值域統(tǒng) 一處理；
同時(shí)，加法和減法也可以統(tǒng)一處理（CPU只有加法器）此外，補(bǔ)碼與原碼相互轉(zhuǎn)換，其運(yùn)算過程 是相同的，不需要額外的硬件電路。

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 20;////00000000000000000000000000010100 - 原碼//00000000000000000000000000010100 - 反碼//00000000000000000000000000010100 - 補(bǔ)碼//00000014int b = -10;////10000000000000000000000000001010 - -10的原碼//11111111111111111111111111110101 - -10的反碼//11111111111111111111111111110110 - -10的補(bǔ)碼//FFFFFFF6return 0;
}

調(diào)試后我們可以看到對于a和b分別存儲(chǔ)的是補(bǔ)碼。但是我們發(fā)現(xiàn)順序有點(diǎn)不對勁。
這是又為什么？

2.2 大小端介紹

什么大端小端：

大端（存儲(chǔ)）模式，是指數(shù)據(jù)的低位保存在內(nèi)存的高地址中，而數(shù)據(jù)的高位，保存在內(nèi)存的低地址中；
小端（存儲(chǔ)）模式，是指數(shù)據(jù)的低位保存在內(nèi)存的低地址中，而數(shù)據(jù)的高位,，保存在內(nèi)存的高地址中

畫圖演示：

為什么有大端和小端：

為什么會(huì)有大小端模式之分呢？這是因?yàn)樵谟?jì)算機(jī)系統(tǒng)中，我們是以字節(jié)為單位的，每個(gè)地址單元 都對應(yīng)著一個(gè)字節(jié)，一個(gè)字節(jié)為8 bit。但是在C語言中除了8 bit的char之外，還有16 bit的short 型，32 bit的long型（要看具體的編譯器），另外，對于位數(shù)大于8位的處理器，例如16位或者32位的處理器，由于寄存器寬度大于一個(gè)字節(jié)，那么必然存在著一個(gè)如何將多個(gè)字節(jié)安排的問題。因 此就導(dǎo)致了大端存儲(chǔ)模式和小端存儲(chǔ)模式。
例如：一個(gè) 16bit 的 short 型 x ，在內(nèi)存中的地址為 0x0010 ， x 的值為 0x1122 ，那么 0x11 為 高字節(jié)， 0x22為低字節(jié)。對于大端模式，就將 0x11 放在低地址中，即 0x0010 中， 0x22 放在高 地址中，即 0x0011中。小端模式，剛好相反。我們常用的 X86 結(jié)構(gòu)是小端模式，而 KEIL C51 則為大端模式。很多的ARM，DSP都為小端模式。有些ARM處理器還可以由硬件來選擇是大端模式 還是小端模式

百度2015年系統(tǒng)工程師筆試題：

請簡述大端字節(jié)序和小端字節(jié)序的概念，設(shè)計(jì)一個(gè)小程序來判斷當(dāng)前機(jī)器的字節(jié)序。

//如果是大端返回0
//如果是小端返回1
#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;
}

運(yùn)行結(jié)果：

2.3 練習(xí)

練習(xí)1

//1.輸出什么？
#include <stdio.h>
int main()
{char a = -1;//10000000000000000000000000000001  原碼//11111111111111111111111111111110  反碼//11111111111111111111111111111111  補(bǔ)碼//11111111 - 截?cái)?/span>//整型提升//11111111111111111111111111111111//11111111111111111111111111111110//10000000000000000000000000000001 -1signed char b = -1;//signed char與 char結(jié)果一樣unsigned char c = -1;//11111111 - 截?cái)?/span>//00000000000000000000000011111111無符號(hào)數(shù)高位直接補(bǔ)零printf("a=%d,b=%d,c=%d", a, b, c);return 0;
}

char的二進(jìn)制序列計(jì)算

有符號(hào)char的取值范圍是 （-128~127）
無符號(hào)char的取值范圍是 （0~255）

%d與%u的輸出結(jié)果

#include <stdio.h>
int main()
{unsigned int num = -10;//10000000000000000000000000001010 原碼//11111111111111111111111111110101 反碼//11111111111111111111111111110110 補(bǔ)碼//無符號(hào)數(shù)原碼補(bǔ)碼相同printf("%d\n", num);printf("%u\n", num);return 0;
}

練習(xí)2

#include <stdio.h>
int main()
{char a = -128;printf("%u\n", a);return 0;
}

練習(xí)3

#include <stdio.h>
int main()
{char a = 128;printf("%u\n", a);return 0;
}

運(yùn)算過程與練習(xí)2的過程相似
運(yùn)行結(jié)果

練習(xí)4

#include <stdio.h>
int main()
{int i = -20;unsigned int j = 10;//10000000 00000000 00000000 00010100//11111111 11111111 11111111 11101011//11111111 11111111 11111111 11101100 - (-20)補(bǔ)碼//00000000 00000000 00000000 00001010 - (10)原碼//11111111 11111111 11111111 11110110 - (i+j)結(jié)果，計(jì)算機(jī)的結(jié)果，是存在內(nèi)存中，是補(bǔ)碼//10000000 00000000 00000000 00001010  -  補(bǔ)碼變成原碼//計(jì)算結(jié)果  -10printf("%d\n", i + j);return 0;
}

練習(xí)5

#include <stdio.h>
#include <windows.h>
int main()
{unsigned int i;for (i = 9; i >= 0; i--){printf("%u\n", i);Sleep(1000);//單位是毫秒}return 0;
}

打印結(jié)果：

Sleep(1000)用來降低打印速度的頭文件為#include <windows.h>

unsigned 用來打印無符號(hào)數(shù)，所以當(dāng)i=-1時(shí)，unsigned int i并不會(huì)認(rèn)為i是一個(gè)負(fù)數(shù)，只會(huì)認(rèn)為他是一個(gè)很大的正數(shù)，-1的補(bǔ)碼為 11111111111111111111111111111111
32個(gè)全一在計(jì)算機(jī)的值如下

練習(xí)6

#include <stdio.h>
//char 類型的取值范圍是 -128~127
int main()
{char a[1000];int i;for (i = 0; i < 1000; i++){a[i] = -1 - i;}//-1 -2 -3 -4 -5 -6 ...-127 -128 -129 ... -998 -999 -1000//char -1 -2 -3 -128	127 126 .... 3 2 1 0 -1 -2 -3 ... -128 127 ...//1000個(gè)值printf("%d", strlen(a));//strlen 求字符串長度，找到是\0，\0的ASCII碼值是0.return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果;

二進(jìn)制加一減一的圖解

練習(xí)7

#include <stdio.h>
unsigned char i = 0;
//0~255
int main()
{for (i = 0; i <= 255; i++){printf("hello world\n");}return 0;
}

i的范圍是0~255，所以循環(huán)里的內(nèi)容恒成立，所以結(jié)果為死循環(huán)。

3. 浮點(diǎn)型在內(nèi)存中的存儲(chǔ)

常見的浮點(diǎn)數(shù)：

3.14159
1E10
浮點(diǎn)數(shù)家族包括： float、double、long double 類型。
浮點(diǎn)數(shù)表示的范圍：float.h中定義

3.1 一個(gè)例子

浮點(diǎn)數(shù)存儲(chǔ)的例子：

#include <stdio.h>
int main()
{int n = 9;//00000000000000000000000000001001 - 9的補(bǔ)碼float* pFloat = (float*)&n;printf("n的值為：%d\n", n);printf("*pFloat的值為：%f\n", *pFloat);*pFloat = 9.0;printf("num的值為：%d\n", n);printf("*pFloat的值為：%f\n", *pFloat);return 0;
}

輸出結(jié)果：

3.2 浮點(diǎn)數(shù)存儲(chǔ)的規(guī)則

num 和 *pFloat 在內(nèi)存中明明是同一個(gè)數(shù)，為什么浮點(diǎn)數(shù)和整數(shù)的解讀結(jié)果會(huì)差別這么大？
要理解這個(gè)結(jié)果，一定要搞懂浮點(diǎn)數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的表示方法。
詳細(xì)解讀：
根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)IEEE（電氣和電子工程協(xié)會(huì)） 754，任意一個(gè)二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)V可以表示成下面的形式：

• (-1)^S * M * 2^E
• (-1)^S表示符號(hào)位，當(dāng)S=0，V為正數(shù)；當(dāng)S=1，V為負(fù)數(shù)。
• M表示有效數(shù)字，大于等于1，小于2。
• 2^E表示指數(shù)位。

以5.5舉例來說
十進(jìn)制的5.5，寫成二進(jìn)制是 101.1

IEEE 754規(guī)定：
對于32位的浮點(diǎn)數(shù)，最高的1位是符號(hào)位s，接著的8位是指數(shù)E，剩下的23位為有效數(shù)字M。

對于64位的浮點(diǎn)數(shù)，最高的1位是符號(hào)位S，接著的11位是指數(shù)E，剩下的52位為有效數(shù)字M。

IEEE 754對有效數(shù)字M和指數(shù)E，還有一些特別規(guī)定。
前面說過， 1≤M<2 ，也就是說，M可以寫成 1.xxxxxx 的形式，其中xxxxxx表示小數(shù)部分。
IEEE 754規(guī)定，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部保存M時(shí)，默認(rèn)這個(gè)數(shù)的第一位總是1，因此可以被舍去，只保存后面的xxxxxx部分。比如保存1.01的時(shí)候，只保存01，等到讀取的時(shí)候，再把第一位的1加上去。這樣做的目的，是節(jié)省1位有效數(shù)字。
以32位浮點(diǎn)數(shù)為例，留給M只有23位，將第一位的1舍去以后，等于可以保存24位有效數(shù)字。
至于指數(shù)E，情況就比較復(fù)雜。
首先，E為一個(gè)無符號(hào)整數(shù)（unsigned int）
這意味著，如果E為8位，它的取值范圍為0_{255；如果E為11位，它的取值范圍為0}2047。但是，我們知道，科學(xué)計(jì)數(shù)法中的E是可以出現(xiàn)負(fù)數(shù)的，所以IEEE 754規(guī)定，存入內(nèi)存時(shí)E的真實(shí)值必須再加上一個(gè)中間數(shù)，對于8位的E，這個(gè)中間數(shù)是127；對于11位的E，這個(gè)中間數(shù)是1023。
比如，2^10的E是10，所以保存成32位浮點(diǎn)數(shù)時(shí)，必須保存10+127=137，即10001001.
例如：

#include <stdio.h>
int main()
{float f = 5.5f;//101.1//(-1)^0 * 1.011 * 2^2  科學(xué)表現(xiàn)形式//01000000101100000000000000000000  二進(jìn)制表現(xiàn)形式//40b00000  十六進(jìn)制表現(xiàn)形式//return 0;
}

在內(nèi)存中的存儲(chǔ)為十六進(jìn)制表現(xiàn)形式（由于大小端的原因，順序有所不同）

然后，指數(shù)E從內(nèi)存中取出還可以再分成三種情況：
E不全為0或不全為1

這時(shí)，浮點(diǎn)數(shù)就采用下面的規(guī)則表示，即指數(shù)E的計(jì)算值減去127（或1023），得到真實(shí)值，再將 有效數(shù)字M前加上第一位的1。 比如：
0.5（1/2）的二進(jìn)制形式為0.1，由于規(guī)定正數(shù)部分必須為1，即將小數(shù)點(diǎn)右移1位，則為
1.0*2^(-1)，其階碼為-1+127=126，表示為 01111110，而尾數(shù)1.0去掉整數(shù)部分為0，補(bǔ)齊0到23位00000000000000000000000，
則其二進(jìn) 制表示形式為:

 0 01111110 00000000000000000000000

E全為0

這時(shí)，浮點(diǎn)數(shù)的指數(shù)E等于1-127（或者1-1023）即為真實(shí)值，
有效數(shù)字M不再加上第一位的1，而是還原為0.xxxxxx的小數(shù)。這樣做是為了表示±0，以及接近于 0的很小的數(shù)字。

E全為1

這時(shí)，如果有效數(shù)字M全為0，表示±無窮大（正負(fù)取決于符號(hào)位s）；

好了，關(guān)于浮點(diǎn)數(shù)的表示規(guī)則，就說到這里。
解釋前面的題目：
下面，讓我們回到一開始的問題：為什么 0x00000009 還原成浮點(diǎn)數(shù)，就成了0.000000 ？
首先，將 0x00000009 拆分，得到第一位符號(hào)位s=0，后面8位的指數(shù) E=00000000，最后23位的有效數(shù)字 M=000 0000 0000 0000 0000 1001。

9 -> 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001

由于指數(shù)E全為0，所以符合上一節(jié)的第二種情況。因此，浮點(diǎn)數(shù)V就寫成：

V=(-1)^0 × 0.00000000000000000001001×2^{(-126)=1.001×2}(-146)

顯然，V是一個(gè)很小的接近于0的正數(shù)，所以用十進(jìn)制小數(shù)表示就是0.000000
再看例題的第二部分。
請問浮點(diǎn)數(shù)9.0，如何用二進(jìn)制表示？還原成十進(jìn)制又是多少？
首先，浮點(diǎn)數(shù)9.0等于二進(jìn)制的1001.0，即1.001×2^3。

9.0 -> 1001.0 ->(-1)^01.00123 -> s=0, M=1.001,E=3+127=130

那么，第一位的符號(hào)位s=0，有效數(shù)字M等于001后面再加20個(gè)0，湊滿23位，指數(shù)E等于3+127=130，即10000010。
所以，寫成二進(jìn)制形式，應(yīng)該是s+E+M，即

0 10000010 001 0000 0000 0000 0000 0000

這個(gè)32位的二進(jìn)制數(shù)，還原成十進(jìn)制，正是 1091567616 。

#include <stdio.h>
int main()
{int n = 9;//00000000000000000000000000001001 - 9的補(bǔ)碼//0 00000000 00000000000000000001001//E = 1-127 = -126//M = 0.00000000000000000001001//(-1)^0 * 0.00000000000000000001001 * 2^-126float* pFloat = (float*)&n;printf("n的值為：%d\n", n);//9printf("*pFloat的值為：%f\n", *pFloat);//0.0*pFloat = 9.0;//以浮點(diǎn)數(shù)的視角，存放浮點(diǎn)型的數(shù)字//1001.0//1.001 * 2^3//(-1)^0 * 1.001 * 2^3//S=0//E=3//M=1.001//0 10000010 00100000000000000000000printf("num的值為：%d\n", n);//1,091,567,616printf("*pFloat的值為：%f\n", *pFloat);//9.0return 0;
}

好了，關(guān)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的內(nèi)容就介紹 到這里了，有什么不懂的地方或者好的建議可以在評論區(qū)留言或者私信告訴七七哦！