C语言数据在内存中的存储流程深入分析

第C语言数据在内存中的存储流程深入分析目录前言类型的基本分类整型浮点数自定义类型整型在内存中的存储原码、反码、补码大端和小端如何判断编译器是大端还是小端浮点数在内存中的存储总结

前言

C语言中有char、short、int、long、longlong、float和doubole这些数据类型。这些数据类型也叫内置类型。

所占存储空间的大小：

数据类型所占存储空间的大小char1个字节int4个字节short4个字节long4个字节longlong32位平台下占4个字节，64位平台下占8个字节float4个字节double8个字节

类型的基本分类

整型

整型一共有char、int、short、long和longlong这五种类型。

char类型的数据在内存中存放的是ASCII码值，是整型，所以也被当成整型。

这些整型都分为有符号的整型和无符号的整型，具体可以看下面：

inta=5;

signedintb;//有符号的整型

unsignedintc;//无符号的整型

signed是有符号的，unsigned是无符号的。

平时我们定义变量时，一般都不会加前面，只是int变量名=数据，其实这就相当于signedint变量名=数据。

注意\color{#FF0000}{注意}注意：但是char这个类型比较特殊，在C语言的标准中，没有定义char到底是有符号的还是无符号的，取决于编译器。

关于无符号和无符号：

前面我们说到了int类型在内存中占4个字节，1个字节就是8个bit。

比特位即bit，是计算机最小的存储单位。以0或1来表示比特位的值(二进制表示)。

10的二进制序列就如图所示，其中第一位是符号位，0代表正数，1代表负数

浮点数

浮点数有float和double，一般用来表示小数。

float的表示精度低，存储数值范围较小。

double的表示精度高，存储数值范围较大。

自定义类型

自定义类型有数组类型、结构体类型、枚举、联合体、指针类型和空类型(void)。在这就不一一详细讲了。

整型在内存中的存储

在了解整型在内存中的存储前，先了解一个计算机的原码、反码、补码。

原码、反码、补码

数值表示形式有：二进制、八进制、十进制和十六进制。

整数的二进制也有三种表达形式：原码、反码、补码。

整数中：

正数的原码反码补码相同

负数的原码反码补码是需要计算的

原码：整数的二进制序列（注意符号位）反码：符号位不变，其它位按位取反就是反码（0变1，1变0）补码：反码加1就是补码

整型在内存中存放的是补码

接下来来验证内存中存放的是补码：

我定义了一个a变量，值为-10.原码反码和补码也给大家了，因为正整数的原码、反码和补码相同，所以不用正整数验证。接下来让我们来用编译器来调试并监视来观察内存，来看看整型在内存中是如何存储的。

看上图，虽然这里面看到的是十六进制，但不要认为是以十六进制存储的，但本质存的还是二进制序列。由此我们可以得出内存中存放的是补码。

大端和小端

我们看到上图a的地址和我们写的十六进制序列是反着的，为什么？这就是大小端的问题了。

大端（存储）模式，是指数据的低位保存在内存的高地址中，而数据的高位，保存在内存的低地址

中；小端（存储）模式，是指数据的低位保存在内存的低地址中，而数据的高位,，保存在内存的高地址中。

如何判断编译器是大端还是小端

intmain()

inta=1;

if(*(char*)a==1)

printf("小端")

else

printf("大端")

如果是小端存储存储的顺序应该是01000000大端的话是00000001

我们对a进行取地址，然后强转成char类型的指针然后再进行解引用，因为强制类型转换了，所以只能访问1个字节的地址，如果得到的1就是小端，0就是大端。

浮点数在内存中的存储

根据国际标准IEEE（电气和电子工程协会）754，一个浮点数(Value)的表示其实可以这样表示：

也就是浮点数的实际值，等于符号位（signbit）乘以指数偏移值(exponentbias)再乘以分数值(fraction)。

简单来说就是对于浮点数在内存中的存储，无论是float（32位浮点数）还是double（64）位浮点数(S)，都有符号位(Exp)，指数位和有效数字位(Fraction)。

对于float这种32位浮点数来说，指数位占8个bite位，有效数字位占23个bite位

对于double这种64位浮点数来说，指数位占11个bite位，有效数字位占52个bite位

符号位都是占1个bite位。

其中因为浮点数的小数部分，用二进制中难以存储，就会存在精度不准的问题。

单精和双精浮点数的有效数字分别是有存储的23和52个位，加上最左手边没有存储的第1个位，即是24和53个位。

由以上的计算，单精和双精浮点数可以保证7位和15位十进制有效数字。

总结