目录
前言
数据在内存中根据数据类型有不同的存储方式，今天我们就来了解一下，我们常见的数据类型在内存中的存储方式。
一、整数在内存中的存储
在之前讲操作符时我们讲了整形在内存中以二进制存放：C语言操作符详解
整数的2进制表⽰方法有三种，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”，而数值位最 高位的⼀位是被当做符号位，剩余的都是数值位。 正整数的原、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得到的就是原码。 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 。 因为使用补码，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。二、大小端字节序和字节序判断
当我们知道了整形在内存中如何存储时，我们来看下面一段代码：
#include<stdio.h>
int main()
{
int a = 0x11223344;
return 0;
}
我们发现为什么是44 33 22 11这种顺序存储的，这时我们就要引入大小端字节序的概念了。
其实超过⼀个字节的数据在内存中存储的时候，就有存储顺序的问题，按照不同的存储顺序，我们分为大端字节序存储和小端字节序存储，下⾯是具体的概念： 大端（存储）模式 ：是指数据的 低位字节 内容保存在内存的 高地址 处，而数据的 高位字节 内容，保存在内存的 低地址 处。(低->高，高->低) 小端（存储）模式 ：是指数据的 低位字节 内容保存在内存的 低地址 处，而数据的 高位字节 内容，保存在内存的 高地址 处。(低->低，高->高） 为什么有大小端之分呢？ 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8bit 位，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。 那我们来看看几道练习题：2.1.练习一
设计一个小程序来判断当前机器的字节序
#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;
}这里1在内存中存储为00000000000000000000000000000001，可以换为16进制00 00 00 01，如果是小端存储则在内存中字节序为01 00 00 00 ,所以强制类型转换为char访问一个字节就是01，如果是大端存储就是00 00 00 01，返回的就是00。
2.2 练习二
#include<stdio.h>
int main()
{
char a = -1;
signed char b = -1;
unsigned char c = -1;
printf("a=%d,b=%d,c=%d", a, b, c);
return 0;
}其中char类型的-1在内存中表示为11111111，所以通过%d打印后要进行整型提升变为11111111111111111111111111111111，打印出来还是-1，signed char与char类型一样。
unsigend char由于是无符号的，所以最高位不为符号位。在内存中存储图解：
所以unsigend char类型范围为0~255。
在unsigend char中-1为11111111，与255一样，所以c输出为255。
2.3 练习三
#include <stdio.h>
int main()
{
char a = -128;
printf("%u\n",a);
return 0;
}在char类型中，数据是有符号的所以最高位为符号位，在内存中存储图解：
其中127+1后10000000为 -128，所以char整型范围为-128~127。
%u为通过无符号的整型打印，-128为10000000通过整型提升为1111111111111111111111110000000，由于无符号打印，所以最高位不是符号位，所以为正数，正数原反补码相同。
#include <stdio.h>
int main()
{
char a = 128;
printf("%u\n",a);
return 0;
}128在char中存放也是10000000，所以结果通过与上面一样：
2.4 练习四
#include<stdio.h>
int main()
{
char a[1000];
int i;
for (i = 0; i < 1000; i++) {
a[i] = -1 - i;
}
printf("%d", strlen(a));
return 0;
}分析上面代码我们知道，循环-1，-2，-3，-4.....strlen遇到'\0'停止。但是数组为char类型，char类型范围为-128~127，所以到根据char类型数据存储-128时再减1就变成了127了
直到到0也就是’\0‘的ASCII值停止。结果为|-128|+127=255
2.5 练习五
#include <stdio.h>
unsigned char i = 0;
int main()
{
for(i = 0;i<=255;i++)
{
printf("hello world\n");
}
return 0;
}根据前面我们可知unsigned char范围为0~255，所以当i为255时，加1又变成0了，所以会无限循环代码。
同理，下面这段代码，当i=0时，减1又变成了255，所以i永远不会小于0，所以无限循环。
#include<stdio.h>
int main()
{
unsigned int i;
for (i = 9; i >= 0; i--)
{
printf("%u\n", i);
}
return 0;
}2.6 练习六
#include <stdio.h>
int main()
{
int a[4] = { 1, 2, 3, 4 };
int *ptr1 = (int *)(&a + 1);
int *ptr2 = (int *)((int)a + 1);
printf("%x,%x", ptr1[-1], *ptr2);
return 0;
}下面是对代码的分析：
int main()
{
int a[4] = { 1, 2, 3, 4 };
//01 00 00 00 02 00 00 00 03 00 00 00 04 00 00 00 在内存中的存储
int* ptr1 = (int*)(&a + 1);
//&a为数组的地址，+1跳过整个数组
int* ptr2 = (int*)((int)a + 1);
//a为数组首地址，强制类型转换为整型，整型加1，直接加1
printf("%#x,%#x", ptr1[-1], *ptr2);
//ptr[-1]==*(ptr-1) ptr类型为int* ptr为数组尾地址，-1，为元素4的地址
//*ptr ptr为01 后面 00的地址，ptr为int*，解引用访问四个字节 00 00 00 02，因为小端存储所以为0x2000000
return 0;
}三、浮点数在内存中的存储
在了解浮点数在内存中的存储之前，我们先来看看下面一段代码：
#include <stdio.h>
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;
}大家觉得输出结果是什么呢？
为什么会出现这样的结果呢？那让我们来了解一下浮点数在内存中的存储。
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： V =(−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，M是⼤于等于1，⼩于2的
• 2^E表⽰指数位比如说
十进制的5.0 二进制表示为101.0 相当于1.01×2^2，此时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。
十进制的0.5,写成二进制就是0.1 相当于1.0×2^-1,那么S=1，M=1，E=-1。
IEEE 754规定： 对于32位的浮点数，最高的1位存储符号位S，接着的8位存储指数E，剩下的23位存储有效数字M
（float类型）
对于64位的浮点数，最高的1位存储符号位S，接着的11位存储指数E，剩下的52位存储有效数字M
(double类型）
3.1 浮点数存的过程
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。3.2 浮点数取的过程
指数E从内存中取出还可以再分成三种情况： 1.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 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1.0*2^(-1)，其阶码为-1+127(中间值)=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 000000000000000000000002.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 。0 00000000 001000000000000000000003.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）；
0 11111111 00010000000000000000000了解完浮点数在内存中的存储后，我们来看看刚才的题：
#include <stdio.h>
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;
}9在内存中的存储为00000000 00000000 00000000 00001001
如果以浮点数进行存储则为0 00000000 000 0000 0000 0000 0000 1001
由于指数E全为0，所以符合E为全0的情况。因此，浮点数V就写成：
V=(-1)^0 × 0.00000000000000000001001×2^(-126)=1.001×2^(-146) 由于这是一个非常小的数，接近与0，所以用十进制小数表示就是0.000000。 由于*pFloat=9.0，用二进制表示1001.0，及为1.001 ×2^3 在内存中表示：0 10000010 001 0000 0000 0000 0000 0000总结
上述文章讲了整型，浮点型在内存中的存储，和大小端的概念，希望对你有所帮助。
标签：存储,字节,int,00,C语言,char,内存 From： https://blog.csdn.net/2301_76613753/article/details/136780611