【C语言进阶】数据是如何存储的？

数据的类型本质上就是告知内存该数据的存放多大的空间。

1.整型在内存中如何存储

        整型在内存中是以二进制补码的方式进行存储的，这里不懂原反补码的同学可以花5分钟自行学习，这里不再赘述。如下图所示，在vs编译器中使用16进制查看内存中的数据。

        看到这里的小伙伴，一定会有疑问，为什么内存中的数据是“倒着存”的？这就引出了接下来要讨论的内容：“大小端”。

1.1 什么是大小端

        在整型存储的时候，存储数据有时候会占用多个字节，这就需要讨论存储字节的顺序问题了，这就是所谓的“大小端”问题。

大端存储模式：数据的低位存储在内存的高地址中，数据的高位存储在内存的低地址中。（正着存）

小端存储模式：数据的低位存储在内存的低地址中，数据的高位存储在内存的高地址中。（倒着存）

        举个例子：一个16进制的数据0x11223344分别按照大端、小端的方式进行存储，那么内存结构图如下图所示。如果按照大端存储，即“正着存”，其实就是数据的低位存储到内存的高地址；如果按照小端存储，即“倒着存”，其实就是数据的高位存储到内存的高地址。

        这样一来，我们可以得到在vs编译器中查看内存的时候，数据为什么是“倒着存”的原因，即此时编译器采用“小端存储”。

        大小端的问题只存在于存储两个以及两个字节以上的内容，如果数据的类型为char类型，只有一个字节，那么就不存在字节之间存放顺序的问题了。

1.2 关于大小端的百度面试题（2015年）

        请简述大小端字节序的概念；设计程序判断当前机器的大小端

概念问题上面已经说明，这里不再赘述；关于设计程序判断大小端的问题，思路如下：只需要判断数据的第一个字节存放的数据，如果存放的是0那么就是大端存储，如果存放的非0那么就是小端存储。

        那么接下来的问题就是如何拿到第一个字节的数据，当&a的时候会拿到a的起始地址，此时解引用只会拿到四个字节存放的数据，因为&a的类型是int*，所以需要先强制类型转换为char*再进行解引用，这样一来就会拿到第一个字节存放的数据。

#include<stdio.h>int main()
{int a = 1;if(*(char*)&a == 0){printf("此机器是大端存储");}else{printf("此机器是小端存储");}return 0;
}

 1.3 数据存储的一些练习

1.3.1 求输出结果

分析：char类型占用1个字节，这时候存储分为有符号存储和无符号存储；我们先来看有符号存储。有符号存储最高位不能用来存储数据只用来代表符号，如下图所示：

        由于正数三码合一，所以我们可以直接读出来正数的取值范围为：0-127，负数的存储是以补码的方式存储，想要获得负数的原码，只需要“取反+1”，11111111的原码那就是10000001即-1；依以此类推10000001的原码是11111111就是-127，这里需要注意的一点是：10000000是一个特殊值，不能按照原码补码的规律计算，这里人为定义它为-128。

        这样一来，有符号的char能表示的范围如下图所示：即127~-128

        对于无符号数来说，8个二进制为全部用来存储数据，全部为正数，存储的范围是0-255，如下图所示：

short类型无非就是两个字节，具体的范围如下图所示：

有了这些前备知识，再来看这道题目：

char、signed char是有符号的char类型，取值范围是-128-127，可以顺理成章存下-1；具体存放过程如下：

①将整型的-1赋给char类型，10000000000000000000000000000001 ->（转换成补码） 1111111111111111111111111111111111111111；进行截断只要后八位11111111；此时a变量存放的数据就是11111111；

②此时输出按照整型输出，那么11111111需要补足32位，判断是a、b是有符号位的，根据最高位是1则全部补1，这就是整型提升。11111111111111111111111111111111；转换成原码那就是10000000000000000000000000000001；即-1；

但是unsigned char的取值范围是0-255，没有办法存下负数，只能将-1作为正数存下来，-1的二进制表示方法为1 

所以，有符号char会打印-1，那么前两个数字会打印-1；而最后一个数字打印255是为什么呢；

分析c：

①将整型的-1赋给char类型10000000000000000000000000000001 ->（转换成补码） 1111111111111111111111111111111111111111；进行截断只要后八位11111111；此时c变量存放的数据就是11111111；

②由于c是无符号char类型，最高位不是符号位，整型提升全部补0，c中最终存储的是00000000000000000000000011111111；即255；而正数三码合一，所以最后输出原码也是255；

答案：a=-1，b= -1，c= 255；

总结：整型提升的时候分为两种情况，对于有符号数来说，根据符号位来补位；对于无符号数来说直接补0；

1.3.2 求输出结果

①这道题目的-128，原码是10000000 00000000 00000000 10000000，补码是

11111111 11111111 11111111 10000000进行截断后取后8位，则为10000000；

②整型提升，因为是有符号数直接按照最高位补1，11111111 11111111 11111111 10000000；

③按照无符号数打印：4294967168；大概42亿左右。

2.浮点型在内存中如何存储

待续......