剖析数据在内存中的存储

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文章目录

• 前言
• 一、数据类型基本归类
• • 1.C语言中给的基本内置类型与归类
  • • （1）整型家族
    • (2)浮点型家族
    • (3)构造类型
    • （4）指针类型
    • (5)空类型
• 二、整型在内存中的存储
• • 2.1原码，反码，补码
  • 2.2大端存储和小端存储
  • 2.3练习
  • • （1）
    • （2）
    • （3）
    • （4）
    • （5）
• 三：浮点数在内存中的存储
• • • 3.1浮点数在内存中的存储规则
    • 3.2练习
• 总结

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前言

提示：这里可以添加本文要记录的大概内容：

了解了数据在内存中如何存储，如何取用，对我们修改bug很有帮助

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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、数据类型基本归类 1.C语言中给的基本内置类型与归类 （1）整型家族

int----------------------------4个字节

char-------------------------1个字节（内存中以ASCII值存放，所以算是整型家族的1一员）

short------------------------2个字节

long-------------------------4 / 8个字节

long long------------------8个字节

== 注：这些数据类型又分为signed和unsigned两种类型。==

(2)浮点型家族

float

double

== 两种类型的精确度不同，后面会谈到 ==

(3)构造类型

数组类型
结构体类型（struct）
枚举类型（enum）
联合类型（union）

（4）指针类型

int*
char*
float*
void*

(5)空类型

void

二、整型在内存中的存储

int x=10;
int y=20;

类似x，y这样的变量在内存中会开辟四个字节的空间，那么会如何存储呢？

2.1原码，反码，补码

计算机中的整数通过原码，反码，补码存放在内存中。

对于signed类型的数据来说，这三种表示方法通常都有符号位和数值位两部分。

符号位是二进制的第一个数字，用1表示正，用0来表示负。

正数的原，反，补都是一样的

负数的原码可以直接通过数值翻译
反码将符号位不变，其他位取反得到
补码课通过将反码加一得到

计算机中整型在内存中存储的都是补码

运用补码可以将符号位和数值位进行统一处理，而不需要拆开分别计算

2.2大端存储和小端存储

大端存储就是将数据的低位存放到内存高地址处，数据的高位放在内存的低地址处
小端存储就是将数据的高位存放到内存高地址处，数据的低位放在内存的低地址处

#include

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

a的值是10，转化为十六进制为0x0000000a,如图就是小端的存储模式

那么如何用代码进行大端小端的判断呢

以int a = 1来计算
以十六进制存放为0x00000001
大端中00 00 00 01
小端中01 00 00 00
可以通过内存中数据的第一个字节可以判断出是大端还是小端
所以可以通过以下代码来求出

#include

int main()
{
	int a = 1;
	char b = *((char*)&a);
	printf("%dn", b);

	return 0;
}

取出a的地址，进行强制类型转化，取出第一个字节内的数值，赋给b，进行打印

2.3练习 （1）

//输出什么？
#include 
int main()
{
  char a= -1;
  signed char b=-1;
  unsigned char c=-1;
  printf("a=%d,b=%d,c=%d",a,b,c);
  return 0;
}

打印时要进行整型提升
-1作为整型，补码为11111111111111111111111111111111，截断后，变成11111111
通过a，b，c的不同类型来进行判断值的大小

（2）

#include 
int main()
{
  char a = -128;
  printf("%un",a);
  return 0;
}

-128的补码为：11111111111111111111111110000000，截断后10000000
因为a是一个char类型的数据，所以整型提升后为11111111111111111111111110000000
以无符号形式打印出来

（3）

#include 
int main()
{
  char a = 128;
  printf("%un",a);
  return 0;
}

解释过程同（2）

（4）

int main()
{
  char a[1000];
  int i;
  for(i=0; i<1000; i++)
 {
    a[i] = -1-i;
 }
  printf("%d",strlen(a));
  return 0;
}

strlen这个函数会从给出的地址往后读，直到遇到‘’,那么当a[i]=='’时，就停止

如图所示，a[i]的数值会随着圈的逆时针变化

（5）

#include 
unsigned char i = 0;
int main()
{
  for(i = 0;i<=255;i++)
 {
    printf("hello worldn");
 }
  return 0;
}

unsiged char类型最大值就是128，所以会打印死循环

三：浮点数在内存中的存储 3.1浮点数在内存中的存储规则

任一个二进制浮点数在内存中存储的形式为

V=(-1)^S* M *2 ^E
(-1)^S表示符号位，当S=0，V为正数；当S=1，V为负数。
M表示有效数字，大于等于1，小于2。
2^E表示指数位。

就比如5.0，二进制为101.0==>(-1)^0 * 1.010* 2^2

对于一个32位的平台来说：

对于一个64位平台来说：

== 注：对于有效数字M，由于它的大小为1~2，所以系统默认将第一位的1舍去不存，在使用时加上（如1.001在存储时只放001）。
对于无符号E来说，可能存在负数的情况，所以我们就在存储时给它加上一个中间数。32位平台加127,64位平台加1023

3.2练习

下面给一道例题解释

int main()
{
int n = 9;
float *pFloat = (float *)&n;
printf("n的值为：%dn",n);
printf("*pFloat的值为：%fn",*pFloat);
*pFloat = 9.0;
printf("num的值为：%dn",n);
printf("*pFloat的值为：%fn",*pFloat);
return 0;
}

n的十六进制表示为0x00 00 00 09
转化为二进制为0 00000000 00000000000000000001001
这里的指数位置全为0，我们上面有介绍到，指数位置需要加一个中间数127，所以原本的指数是很小的，所以以浮点数打印出来是很小的，直接为0
再以浮点数9.0,来存放进去，二进制形式为1001.0==>(-1) ^ 01.00102^3
所以放进去为01000001000100000000000000000000
再把这个二进制换成整数，就是结果

总结

数据在内存中如何存储，有助于我们深度了解bug的成因，这也是我的第一次写博客，有什么不对的地方欢迎指出。