寫(xiě)在開(kāi)頭

關(guān)于復(fù)習(xí)的相關(guān)內(nèi)容其實(shí)從一開(kāi)始就列出了大綱，但是遲遲沒(méi)有開(kāi)始復(fù)習(xí)，一方面是因?yàn)閷W(xué)校學(xué)業(yè)卻是繁忙，另一方面還是內(nèi)心對(duì)舊知識(shí)掌握不熟練需要再學(xué)一遍的畏懼和懶惰，但如今，復(fù)習(xí)必須開(kāi)始了。今天我從C語(yǔ)言的最開(kāi)始，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)開(kāi)始講起，慢慢回憶起塵封的往事---C語(yǔ)言。

C語(yǔ)言數(shù)據(jù)儲(chǔ)存

數(shù)據(jù)類(lèi)型的基本介紹

在C語(yǔ)言中，最基本的內(nèi)置類(lèi)型是必須要求掌握的。這也非常普遍的應(yīng)用于我們的代碼編寫(xiě)中。他們分別是

• 屬于整型：

  • char (unsigned char & signed char)

  • short (unsigned short & signed short)

  • int (unsigned int & signed int)

  • long (unsigned long & signed long)

  • long long

• 屬于浮點(diǎn)數(shù)

  • float

  • double

  • long double

• 屬于構(gòu)造類(lèi)型

  • 數(shù)組類(lèi)型

  • 結(jié)構(gòu)體類(lèi)型 struct

  • 枚舉類(lèi)型 enum

  • 聯(lián)合類(lèi)型 union

• 指針類(lèi)型

• 空類(lèi)型 (void) 通常用在函數(shù)的返回類(lèi)型，函數(shù)參數(shù)，指針類(lèi)型等。

整型在內(nèi)存中的存儲(chǔ)

在語(yǔ)言的層面，創(chuàng)建一個(gè)變量是在內(nèi)存中開(kāi)辟出空間，而開(kāi)辟多少空間的依據(jù)是變量本身的類(lèi)型。比如int 類(lèi)型的變量在被分配空間時(shí)，會(huì)被分配4個(gè)字節(jié)，也就是32bit 位的空間。那么數(shù)據(jù)到底在所開(kāi)辟出來(lái)的內(nèi)存中是如何存儲(chǔ)的呢？

原碼、反碼、補(bǔ)碼

計(jì)算機(jī)中總共有三種對(duì)整數(shù)的二進(jìn)制表示方法，分別是原碼、反碼、補(bǔ)碼。

三種表示方法中，都有符號(hào)位和數(shù)值位兩部分組成。符號(hào)位0為正，1為負(fù)。而數(shù)值位略微復(fù)雜，需要分為正數(shù)和負(fù)數(shù)兩種情況，正數(shù)的原反補(bǔ)都相同，負(fù)數(shù)的三種表示方法均不同。下面介紹一下原碼、反碼和補(bǔ)碼：

原碼：直接將數(shù)值按照正負(fù)數(shù)的形式翻譯成二進(jìn)制就可以得到原碼。

反碼：原碼的符號(hào)位不變，其他位依次按位取反得到反碼。

補(bǔ)碼：反碼+1得到補(bǔ)碼。

對(duì)于整型數(shù)據(jù)，內(nèi)存中存放的是補(bǔ)碼。

因?yàn)?#xff1a;在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，數(shù)值一律用補(bǔ)碼來(lái)表示和存儲(chǔ)。原因在于，使用補(bǔ)碼，可以將符號(hào)位和數(shù)值域統(tǒng)一處理；同時(shí)，加法和減法也可以統(tǒng)一處理 （在CPU中只有加法器，利用補(bǔ)碼可以做到加減統(tǒng)一處理）；此外，補(bǔ)碼和原碼的相互轉(zhuǎn)化，運(yùn)算過(guò)程相同，不需要額外的硬件電路。

那我們可以嘗試著算一下20 和 -10 在內(nèi)存中的存儲(chǔ)。

????????

但是如果我們?cè)赩Scode中輸入

?int?main(){int?a?=?20;int?b?=?-10;return?0;}

并且監(jiān)視內(nèi)存，可以發(fā)現(xiàn)a、b變量在內(nèi)存中的顯示分別為

?a?:?0x14?00?00?00b?:?0xf6?ff?ff?ff

它們?cè)趦?nèi)存中顯示的是0x前綴，代表是16進(jìn)制，但是卻與我們轉(zhuǎn)化的恰好相反，這是因?yàn)榇笮《舜鎯?chǔ)模式。

大小端模式

大端存儲(chǔ)模式：數(shù)據(jù)的低位保存在內(nèi)存的高地址中，數(shù)據(jù)的高位保存在內(nèi)存的低地址中。

小端存儲(chǔ)模式：數(shù)據(jù)的低位保存在內(nèi)存的低地址中，數(shù)據(jù)的高位保存在內(nèi)存的高地址中。

記憶方法：小->低->低，剩下相反。

為什么存在大小端模式之分：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以字節(jié)作為內(nèi)存的單位，每個(gè)地址對(duì)應(yīng)一個(gè)字節(jié)。對(duì)于位數(shù)大于8位 (bit) 的處理器，由于寄存器的寬度大于1字節(jié)，那么必然存在著多字節(jié)間排列的問(wèn)題，因此導(dǎo)致了大端存儲(chǔ)和小端存儲(chǔ)。

常用機(jī)器一般采取小端模式。

?//判斷當(dāng)前機(jī)器字節(jié)序列int?check_sys(){int?i?=?1;return?(*(char*)&i);}int?main(){int?ret?=?cheack_sys();if(ret?==?1){printf("小端");}else{printf("大端");}return?0;}

浮點(diǎn)數(shù)的存儲(chǔ)

浮點(diǎn)數(shù)的表示范圍在 float.h 中定義。

根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEEE754，任何一個(gè)二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)V可以表示成下面的形式：

?(-1)^S?*?M?*?2^E// (-1)^S 表示符號(hào)位。當(dāng)S=0，V為正數(shù)；S=1，V為負(fù)數(shù)// M代表有效數(shù)字，大于等于1，小于2。//所以M只可能寫(xiě)成1.xxxxxxx的形式，計(jì)算機(jī)會(huì)默認(rèn)略去小數(shù)點(diǎn)前面的1，只會(huì)保存小數(shù)位，這樣可以節(jié)省1為有效數(shù)字。// 2^E 表示指數(shù)位。E位一個(gè)無(wú)符號(hào)整數(shù)。但是科學(xué)計(jì)數(shù)法中指數(shù)位是可以出現(xiàn)負(fù)值的。所以IEEE754規(guī)定，存入內(nèi)存時(shí)E的真實(shí)值必須加上中間數(shù)，32位浮點(diǎn)數(shù)，中間數(shù)位127，64位浮點(diǎn)數(shù)，中間數(shù)為1023.// 比如E = 10，保存成32位浮點(diǎn)數(shù)時(shí)，保存為10+127 = 137// 就是帶符號(hào)位的二進(jìn)制的科學(xué)計(jì)數(shù)法

IEEE 754規(guī)定：

32位的浮點(diǎn)數(shù)，最高位的1位是符號(hào)位S，緊接著的8位是指數(shù)E，剩下的23位為有效數(shù)字M。

64位的浮點(diǎn)數(shù)，最高位的1位是符號(hào)位S，緊接著11位是指數(shù)E，剩下的52位為有效數(shù)字M。

指數(shù)E可以細(xì)分為三種情況。

1. 二進(jìn)制E不全為0或者不全為1

   浮點(diǎn)數(shù)采用下面規(guī)則表示，E的計(jì)算值減去中間數(shù)（127 或者 1023），得到真實(shí)值。M加上第一位的1，得到真實(shí)的有效數(shù)字。

   舉例：

2. 二進(jìn)制E全為0 （極限接近0的小數(shù)）

   浮點(diǎn)數(shù)的指數(shù)位E就等于 1 - 中間值，即為真實(shí)值。

   M不再加上1，而是還原為0.xxxxxx的小數(shù)，用于表示極限接近于0的很小的數(shù)字。

3. 二進(jìn)制E全為1 （正負(fù)∞）

   正負(fù)取決于符號(hào)位

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)小節(jié)完。