C語言數據的存儲詳解
數據類型的介紹
數據類型存在的意義
- 為變量開辟的空間大小（大小決定瞭使用范圍）
- 取數據的時候按照什麼格式取出（先看大小端，在看數據類型（用來解析二進制數據的方式））
整形
char
- unsigned char
- signed char
short
- unsigned short [int]
- signed short [int]
int
- unsigned int
- signed int
long
- unsigned long [int]
- signed long [int]
註意：默認的char，short，int 在VS都是signed
……
浮點型
float
double
構造類型
數組
結構體
枚舉
聯合體
指針類型
int* pi;
char* pc;
void* pv;
void空類型
void 表示空類型，沒有給定類型
通常應用於指針類型
整數在內存中的存儲
我們都知道 int類型的數據在內存中被分配瞭四個字節的空間，那麼他們在內存中如何存儲呢？
int a = 20;
int b = -10;
原反補的介紹
計算機中的整數有三種表示方法，即原碼、反碼、補碼
原碼：直接將十進制按照正負數的形式翻譯成二進制就可以
反碼：將原碼的符號位不變，其他位取反即可得到
補碼：反碼 + 1
註意：整數的 原反補 相同
對於整形數據來說，在內存中存的其實是補碼，為什麼？
使用補碼，可以將符號位和數值域統一處理，同時，加法和減法可以統一處理（CPU隻有加法器），不需要額外的硬件電路，減少瞭開銷
看看變量在內存中的存儲：
我們會看到a,b存儲的是補碼，但是字節的順序有點有對，這就是整形數據存儲的大小端問題，也叫字節序問題
大小端的介紹
大端存儲：數據的低位保存在內存的高地址中，而數據的高位，保存在內存的低地址中
小端存儲：指數據的低位保存在內存的低地址中，而數據的高位,，保存在內存的高地址中
存在的原因：
我們都知道在計算機系統中，都是以字節為單位的，每個地址單元管理一個字節的空間大小，但是在C語言中如 int 有4字節等，所以對於32位或者64位的處理器來說，就必然存在著4個字節的排放順序，因此就出現瞭大小端存儲的問題，也成為字節序問題，上述代碼就是小端存儲（VS底下的代碼）
面試例題
百度2015年系統工程師筆試題：
請簡述大端字節序和小端字節序的概念，設計一個小程序來判斷當前機器的字節序。
// 代碼1 - 利用char類型的指針一次訪問一個字節的特性
#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;
}
//代碼2 - 聯合體
int check_sys()
{
union
{
int i;
char c;
}un;
un.i = 1;
return un.c;
}
練習
1.
#include <stdio.h>
int main()
{
char a = -128;
printf("%u\n",a);
return 0;
}
2.
int i= -20;
unsigned int j = 10;
printf("%d\n", i+j);
// 這裡就是i+j是個表達式，先算表達式的值，在%d打印
// 表達式計算的時候是基於補碼進行的，跟類型是無關的
// 11111111 11111111 11111111 11101100
// 00000000 00000000 00000000 00001010
// -------------------------------------+
// 11111111 11111111 11111111 11110110 - 計算後的補碼
// 10000000 00000000 00000000 00001010 - 最後結果-10
3.
int main()
{
char a[1000];
int i;
for(i=0; i<1000; i++)
{
a[i] = -1-i;
}
printf("%d",strlen(a));
return 0; }
補充
- 存：字面數據必須先轉成補碼，在放入空間當中。所以,所謂符號位，完全看數據本身是否攜帶±號。和變量是否有符號 無關！
- 取：取數據一定要先看變量本身類型，然後才決定要不要看最高符號位。如果不需要，直接二進制轉成十進制。如果需 要，則需要轉成原碼，然後才能識別。(當然，最高符號位在哪裡，又要明確大小端)
浮點數在內存中的存儲
3.14159，1E10(1^10)都是我們常見的浮點數，而C語言中定義的浮點數有float和double常見的兩種類型，兩種類型范圍被定義在頭文件float.h中
存儲規則講解
看上面代碼，我們很容易發現num和*pfloat在內存明明訪問的是同一塊空間，為什麼浮點數和整數的解讀差別這麼大呢，下面我們講講浮點數的存儲規則。
國際IEEE(電氣和電子工程協會)754規定，任何一個二進制浮點數V都可以表示成下面的形式：
- (-1)^S * M * 2^E
- (-1)^S表示符號位，S=0時，表示正數；S=1時，表示負數
- M表示有效數字，1 <= M <2
- E表示指數位
舉例
十進制5.0，寫成二進制101.0，科學計數法：1.01 * 2^2
S = 0,M = 1.01,E = 2
十進制的-5.0，寫成二進制是 -101.0 ，相當於 -1.01×2^2 。那麼，s=1，M=1.01，E=2
IEEE754的特別規定
有效位M
前面說過， 1 <= M < 2 ，也就是說，M可以寫成 1.xxxxxx 的形式，其中xxxxxx表示小數部分。
IEEE754規定，在計算機內部保存M時，默認這個數的第一位總是1，因此可以被舍去，隻保存後面的xxxxxx部分。比如保存1.01的時候，隻保存01，等到讀取的時候，再把第一位的1加上去。這樣做的目的，是節省1位有效數字。以32位浮點數為例，留給M隻有23位，
將第一位的1舍去以後，等於可以保存24位有效數字。
指數E
至於指數E，情況就比較復雜。
首先，E為一個無符號整數（unsigned int）
這意味著，如果E為8位，它的取值范圍為0255；如果E為11位，它的取值范圍為02047。但是，我們 知道，科學計數法中的E是可以出
現負數的，所以IEEE 754規定，存入內存時E的真實值必須再加上一個中間數，對於8位的E，這個中間數 是127；對於11位的E，這個中間
數是1023。比如，2^10的E是10，所以保存成32位浮點數時，必須保存成10+127=137，即 10001001。
E取出分為三種情況
- E不全為0或不全為1
這時，浮點數就采用下面的規則表示，即指數E的計算值減去127（或1023），得到真實值，再將 有效數字M前加上第一位的1。 比如：
0.5（1/2）的二進制形式為0.1，由於規定正數部分必須為1，即將小數點右移1位，則為
1.0*2^(-1)，其階碼為-1+127=126，表示為 01111110，而尾數1.0去掉整數部分為0，補齊0到23位00000000000000000000000，
則其二進制表示形式為: 0 01111110 00000000000000000000000
- E全為0
這時，浮點數的指數E等於1-127（或者1-1023）即為真實值，
有效數字M不再加上第一位的1，而是還原為0.xxxxxx的小數。
這樣做是為瞭表示±0，以及接近於 0的很小的數字。
- E全為1
這時，如果有效數字M全為0，表示±無窮大（正負取決於符號位s）；
案例
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);
*pFloat = 9.0;
printf("num的值為：%d\n", n);
printf("*pFloat的值為：%f\n", *pFloat);
return 0;
}
float用%d打印的特例講解
這裡我們會發現%d打印浮點數的時候結果為0
而%lld打印的結果和double存儲變量的結果一樣的
原因：
在可變長參數函數（例如printf函數）或者不帶原型聲明函數中，在調用該函數時C自動進行類型提升（在調用函數時如果聲明這個函數那麼則不會提升），提升如下：
- float類型的實際參數將提升到double
- char、short和相應的signed、unsigned類型的實際參數提升到int
- 如果int不能存儲原值，則提升到unsigned int 然後，調用者將提升後的參數傳遞給被調用者。
C標準對默認實際參數提升規則有明確規定。也就是說， 帶有可變長參數列表的函數，
絕對不會接受到char類型的實際參數。
以上所述是小編給大傢介紹的C語言數據的存儲詳解，希望對大傢有所幫助。在此也非常感謝大傢對WalkonNet網站的支持！