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C語言數據在內存中的存儲流程深入分析_C 語言

作者:二月知野 ? 更新時間: 2022-12-01 編程語言

前言

C語言中有char、short、int、long、long long、float和doubole這些數據類型。這些數據類型也叫內置類型。

所占存儲空間的大?。?/p>

數據類型 所占存儲空間的大小
char 1個字節
int 4個字節
short 4個字節
long 4個字節
long long 32位平臺下占4個字節 ,64位平臺下占8個字節
float 4個字節
double 8個字節

類型的基本分類

整型

整型一共有char、int、short、long和long long這五種類型。

char類型的數據在內存中存放的是ASCII碼值,是整型,所以也被當成整型。

這些整型都分為有符號的整型和無符號的整型,具體可以看下面:

	int a = 5;
	signed int b;//有符號的整型
	unsigned int c;//無符號的整型

signed是有符號的,unsigned是無符號的。

平時我們定義變量時,一般都不會加前面,只是int 變量名 = 數據,其實這就相當于signed int 變量名 = 數據。

注意 \color{#FF0000}{注意} 注意 :但是char這個類型比較特殊,在C語言的標準中,沒有定義char到底是有符號的還是無符號的,取決于編譯器。

關于無符號和無符號:

前面我們說到了int類型在內存中占4個字節,1個字節就是8個bit。

比特位即bit,是計算機最小的存儲單位。以0或1來表示比特位的值(二進制表示)。

10的二進制序列就如圖所示,其中第一位是符號位,0代表正數,1代表負數

浮點數

浮點數有float和double,一般用來表示小數。

float的表示精度低,存儲數值范圍較小。

double的表示精度高,存儲數值范圍較大。

自定義類型

自定義類型有數組類型、結構體類型、枚舉、聯合體、指針類型和空類型(void)。在這就不一一詳細講了。

整型在內存中的存儲

在了解整型在內存中的存儲前,先了解一個計算機的原碼、反碼、補碼。

原碼、反碼、補碼

數值表示形式有:二進制、八進制、十進制和十六進制。

整數的二進制也有三種表達形式:原碼、反碼、補碼。

整數中:

正數的原碼反碼補碼相同

負數的原碼反碼補碼是需要計算的

  • 原碼:整數的二進制序列(注意符號位)
  • 反碼:符號位不變,其它位按位取反就是反碼(0變1,1變0)
  • 補碼:反碼加1就是補碼

整型在內存中存放的是補碼

接下來來驗證內存中存放的是補碼:

我定義了一個a變量,值為-10. 原碼反碼和補碼也給大家了,因為正整數的原碼、反碼和補碼相同,所以不用正整數驗證。接下來讓我們來用編譯器來調試并監視來觀察內存,來看看整型在內存中是如何存儲的。

看上圖,雖然這里面看到的是十六進制,但不要認為是以十六進制存儲的,但本質存的還是二進制序列。由此我們可以得出內存中存放的是補碼。

大端和小端

我們看到上圖a的地址和我們寫的十六進制序列是反著的,為什么?這就是大小端的問題了。

大端(存儲)模式,是指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)模式,是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。

如何判斷編譯器是大端還是小端

int main()
{
	int a = 1;
	if(*(char*)&a == 1)
	{
		printf("小端")
	}
	else
	{
		printf("大端")
	}
}

如果是小端存儲存儲的順序應該是01 00 00 00 大端的話是00 00 00 01

我們對a進行取地址,然后強轉成char類型的指針然后再進行解引用,因為強制類型轉換了,所以只能訪問1個字節的地址,如果得到的1就是小端,0就是大端。

浮點數在內存中的存儲

根據國際標準IEEE(電氣和電子工程協會)754,一個浮點數 (Value) 的表示其實可以這樣表示:

也就是浮點數的實際值,等于符號位(sign bit)乘以指數偏移值(exponent bias)再乘以分數值(fraction)。

簡單來說就是對于浮點數在內存中的存儲,無論是float(32位浮點數)還是double(64)位浮點數(S),都有符號位(Exp),指數位和有效數字位(Fraction)。

對于float這種32位浮點數來說,指數位占8個bite位,有效數字位占23個bite位

對于double這種64位浮點數來說,指數位占11個bite位,有效數字位占52個bite位

符號位都是占1個bite位。

其中因為浮點數的小數部分,用二進制中難以存儲,就會存在精度不準的問題。

單精和雙精浮點數的有效數字分別是有存儲的23和52個位,加上最左手邊沒有存儲的第1個位,即是24和53個位。

由以上的計算,單精和雙精浮點數可以保證7位和15位十進制有效數字。

總結

對于數據在內存中的存儲,大家還是要重點掌握原碼、反碼和補碼的,要會計算,然后是浮點數的存儲方式,可以把它當成一個拓展知識來了解,拓展一下眼界,如果真要熟練掌握浮點數的存儲規則是要研究很多東西的,大家感興趣也可以去看一下國際標準IEEE754。

原文鏈接:https://blog.csdn.net/m0_63463510/article/details/127468844

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