C語言中數據的存儲詳解

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數據的存儲首先就要說到數據的類型，類型決定瞭看待內存空間的視角。

C語言的數據類型分為內置類型和外置類型

1.內置類型

（1）整型數組

char（字符型）、short（短整型）、int（整型）、long（長整型）（signed 或者 unsigned）

（2）浮點型

float（單精度浮點型）、double（雙精度浮點型）

2.自定義類型

（1）數組類型

此處需要註意的是，去掉數組名就是數組的類型

比如int arr[10]，去掉數組名arr，int [10]就是數組數據類型

（2）結構體類型（struct）

（3）枚舉類型（enum）

（4）聯合類型（union）

3.指針類型

4.空類型（void）

數據的存儲形式就是以計算機的原碼反碼補碼進行存儲的

浮點型：不以原反補的形式進行存儲

其他的數字又分為有符號數和無符號數

無符號數：無符號數的原反補三種碼是一致的，存儲的時候沒有區別

符號數來：正數的原反補碼是相同的，但是負數的原反補碼需要經過運算轉化（正數的最高位是0，負數的最高位是1）

原碼：將二進制按照正負數形式翻譯為二進制數字

反碼：將原碼的每一位取反

補碼：反碼+1

存儲的時候一般存儲數字的二進制序列補碼

同時數據的存儲存在大小端

內存空間具有編號，編號小的為低地址，編號大的為高地址

大端存儲：數據的低位保存在內存的高地址中

小端存儲：數據的低位保存在內存的低地址中

每個機器的存儲方式不同，可以用如下一段簡單代碼來觀察電腦是哪一種存儲方式

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = 1;
	char* p = (char*)&a;
//此處將整型地址強制轉化為字符型
//強制轉化並不影響地址的存儲，隻會影響讀取
//指針決定讀取內存的位數，字符型指針在解引用時隻解1字節，整型指針在解引用時解4字節
//a存儲時，a是正數，原反補相同
//00000000 00000000 00000000 00000001
//指針在強制轉化為字符型之後隻能讀取該內存的前8位
//如果該指針解引用後結果是1，該數據存儲結果為00000001 00000000 00000000 00000000
//如果不是，該數據存儲結果為00000000 00000000 00000000 00000001
	if (*p == 1)
	{
		printf("小端\n");
	}
	else
	{
		printf("大端\n");
	}
	return 0;
}

字符型

char/signed char 所對應的存儲區間為-128~127，同時規定10000000為-128。

為瞭理解signed與unsigned，適用如下例題

#include<stdio.h>
int main()
{
	unsigned int i;
	for (i = 9; i >= 0; i--)
//在這個循環開始之前就需要註意到，i需要小於0，該循環才會停止
//但是此時的i是一個unsigned類型，本身存儲的時候並沒有預留符號位，是沒有辦法破開循環的
//該循環是死循環
	{
		printf("%d", i);
	}
}

signed與unsigned的區別就在於能否表示正負數

在數據的存儲時，是否存在符號位

signed char與char類型的存儲也可以用一個圖來說明

中間的分界線即為正負分界線，第一位即為符號位。符號位為1是負數，符號位為0即為正數

理解char的存儲范圍，借用如下例題

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
	char a[1000];
	int i;
	for (i = 0; i < 1000; i++)
	{
		a[i] = -1 - i;
	}
	printf("%d", strlen(a));
	return 0;
}
//i是int類型，可以隨著循環不斷增長，但是對於a這個數組來說，能存儲的數據有限。
//數組a是字符型，字符型數組能存儲的范圍就是-128~127之間，一共255個數，所以數組長度也是255

運行結果：255

int等類型的存儲方式與char相似，這裡就不在多做贅述

利用一個例子來證明浮點型存儲與整型存儲不同

#include<stdio.h>
int main()
{
	int n = 9;
	float* pfloat = (float*)&n;
	printf("n的值為：%d\n", n);
	printf("*pfloat的值為：%f\n", *pfloat);
//此處以單精度浮點型的指針取出存儲在整形中的數據
 
	*pfloat = 9.0;
	printf("n的值為：%d\n", n);
	printf("*pfloat的值為：%f\n", *pfloat);
//此處通過單精度浮點型的指針更改原本存儲在整型中的數字，並將其更改為單精度浮點型數字
	return 0;
}

輸出結果：

n的值為：9
*pfloat的值為：0.000000
n的值為：1091567616
*pfloat的值為：9.000000

由此可見，單精度浮點型的指針並不能成功取出原本存儲在整形中的數字，而第二步中通過單精度浮點型的指針所更改的整形的值，n也無法成功取用，所打出來的數字並不是9。由此可見二者的存儲方式是存在較大差異的，所以下面對浮點型的存儲方式進行講解。

浮點型

浮點型並不依靠數據的原反補碼進行存儲

浮點型有其特殊的規定

（E也可以理解為最高此項所對應的階次）

用實例來證明一下

比如8.5這個浮點數

轉化為二進制

1000.1

對於這個數而言，存儲成圖中形式就是

（-1）^0*1.0001*2^3

存儲就是

0 00000011 00000000000000000010001

此時假設我們所申請到的內存是一個條狀，那麼對於浮點數而言的數據存儲方式如圖所示

 

 單精度浮點型對應的就是圖一中所示，SME分佈在不同的位置，圖二的所示為雙精度浮點型，雙精度與單精度浮點型所對應的E與M不同。

（一）

就是E的值，既不能全為0，也不能全為1，且E的存儲值與真實值不相同

為瞭表示極小的小數，比如1*10^-10，因為E本身不具有符號位，所以不能表示負數

單精度：E=真實值+127

雙精度：E=真實值+1023

加完之後再轉化為二進制存儲為E，拿出來使用的時候再將這個數字減去

特殊情況1：E為全0

單精度的E此時的真實值為-127，該浮點數幾乎等於0，是一個幾乎不存在的數字

特殊情況2：E為全1

單精度的E此時的真實值為128，該浮點數是為正負無窮大的數字

（二）

對於M來說，M的值既然是在區間【1，2）之間，則位於整數部分的肯定為1

再次利用單精度浮點型存儲8.5

該數字的M為1.0001

為瞭能讓浮點數表達更大的數字，且M中處於個位的數字固定為1，之後就規定，M中個位的1可以不再進行存儲，等到取用的時候再進行添加。

總結

本篇文章就到這裡瞭，希望能夠給你帶來幫助，也希望您能夠多多關註WalkonNet的更多內容!

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