数据在内存中的存储

一.整数和字符在内存中的存储

1.整数的二进制表示有三种形式：原码，反码，补码。

       对于整数的二进制表示形式，我们规定：二进制的最高位为符号为，正数最高位为 “ 0 ”，负数的最高位为 “ 1 ”。其他位为数值位。 

     正整数的原码，反码，补码形式一样。

     负整数的反码为原码的符号位不变，其他位按位取反；补码=反码+1。

对整形来说，在内存中是按照反码的形式存储，我们使用补码有利于将正数与负数进行统一的处理（按照加法处理），这样就不需要额外的电子元件。

2.大小端字节序与字节序的判断

   大端字节序存储：将数据的低位字节储存到高地址处；将数据的高位字节储存到低地址处。

   小端字节序存储：将数据的高位字节储存到高地址处；将数据的低位字节储存到低地址处。

int a=0x11223344;

规定从左到右地址增大

对于 a 变量按照大端字节序存储： 11  22  33  44

对于 a 变量按照小端字节序存储： 44 33  22  11

在内存中数据的存储是按照大端字节序存储还是小端字节序存储？

    数据的存储形式是取决于编译器的，我们可以自己编写程序来判断数据是如何存储的。

   判断是大端字节序存储还是小端字节序存储，我们只需要取出变量 a 在内存中的第一个字节内容，如果取出来是 1 则是 大端，为 4 则是 小端。我们取出内存中的第一个字节我们需要把其转化为char *类型（这样能取出第一个字节）。

#include<stdio.h>

int judge_word(int x){
   return （*（char *)x);

}



int main(){
   int a=0x11223344;
   int ret;
   if(judge_word(a)==1){
          printf("小端\n");
   }else {printf("大端\n");}

   return 0;
}

3.char 类型的整形提升

   我们由一个例子来引入：试判断这段代码输出什么。

我们知道 char 类型的数据在内存中的存储单元是 1 字节（8 比特）。当存储char类型的数据时候先把char 当作 int 类型。

<1>.char和 signed char  类型的整形提升：

char 在系统中会被默认为有符号的char类型，在进行整形提升的时候，前面补符号位。              例如：char a = -1；10000000000000000000000000000001（原码）                  11111111111111111111111111111110（反码）11111111111111111111111111111111（补码）所以 a 变量在内存中的存储：11111111.

<2>.unsigned char 类型的整形提升：

     前面全部补上0。

 a 整形提升后：1111111111111111111111111111111（补码）———>输出 -1.

 b 整形提升后：1111111111111111111111111111111（补码）———> 输出 -1.

 c整形提升后：0000000000000000001111111 （补码）———>输出255.

#include<stdio.h>


int main(){
   char a = -1;
   signed char b = -1;
   unsigned char c = -1;
   printf("%d %d %d\n",a,b,c);
   return 0;
}

二.浮点数在内存中的存储

常见的浮点数：3.14，10.24，1E10等，浮点数类型有：float，double，long double。

浮点数的表示范围：在float.h中有定义。

浮点数字内存的存储：

根据IEEE（电气和电子工程协会）规定，任意的父爱都能输V可以表示成下列形式：

举例来说：十进制的：5.5，用二进制表示为：101.1，按照标准表示为：1.011*2^2。

                    其中：S=0，M=1.011，E=2。

 按照IEEE的规定：

32位的浮点数，最高的一位存储S，接着8位存储指数E，后面23位存储M。               

64位的浮点数，最高的一位存储S，接着11位存储指数E，后面52位存储M。

浮点数的 “存” 与 “取”：

    关于 'M':  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。

    关于 'E':  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。

在我读取浮点数的时候：如果E全为零，表示这个浮点数是一个很接近0的数字。

                                           如果E全为一，表示这个浮点数是一个无限接近正/负无穷的数。