C语言|数据的存储

定义在limits.h头文件中。
数据在内存中以2进制形式存储。
整数的二进制有3种表现形式：

1. 原码
2. 反码
3. 补码

对于正整数来说，原码反码补码相同；
对于负整数来说，原码反码补码不同，需要计算才能得到：
原码：取绝对值后，将符号位的0变为1
反码：原码除符号位外，其他位取反
补码：反码+1
补码转化为原码和原码转化为补码的计算过程是相同的。
整数在内存中存储的是补码！

内存中的字节存储形式。
大端字节序：把数据的低位字节的内容存放在高地址处，高位字节的内容存放在低地址处。
小端字节序：把数据的低位字节的内容存放在低地址处，高位字节的内容存放在高地址处。
判断当前系统的字节序：

int judge(void)
{
	int num = 1;
	char* pa = (char*)# // 注意这里的强制类型转换
	//if(*pa == 1)
	//	return 1; // 返回1，表示小端字节序
	//else
	//	return 0; // 返回0，表示大端字节序
	return *p; // 由上面可得，返回的数与*p相同，因此可以直接返回*p
}

下列代码的运行结果为（以系统为32位为例）：

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

a=-128，原码为1000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 0000
反码为1111 1111 1111 1111 1111 1111 0111 1111
补码为1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000
因此a在内存中为1000 0000
因为a为signed char（一般编译器认为char为signed char），因此整型提升时，按符号位进行补位，结果为：
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000
用%u打印时，最高位不看做符号位，而是数值，
因此为1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000 = 4294967168
如果用%d打印时，最高位为符号位，而且因为1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000为补码，要想知道其在有符号位时代表十进制的哪个数，需要先求出其原码，方法：除符号位外全部取反，再加1，最终得到
1000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 0000=-128

下列代码的运行结果为（以系统为32位为例）：

int main()
{
	char a = 128;
	printf("%un", a);

	return 0;
}

128=0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 0000
正数的原码反码补码相同，因此a为1000 0000。
因为a为signed char（一般编译器认为char为signed char），因此整型提升时，按符号位进行补位，结果为：
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000
用%u打印时，最高位不看做符号位，而是数值，
因此为1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000 = 4294967168

下列代码的运行结果为（以系统为32位为例）：

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

上面的代码随着循环的进行，a数组依次存入-1、-2、…、-127、-128、127、…、1后，存入0，接着存入1、…。数字0对应ASKII码为‘’，为字符串的结尾处，因此最终结果为255。

定义在float.h头文件中。
一个例子：

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("n的值为：%dn", n);
	printf("*pFloat的值为：%fn", *pFloat);
	// printf("*pFloat用%d打印为：%nn", *pFloat); // 这样写会报错
	printf("%d", 9.0);

	return 0;
}

结果为：
n的值为：9
*pFloat的值为：0.000000
n的值为：1091567616
*pFloat的值为：9.000000
0

任何一个二进制浮点数V可表示成下面形式：

• (-1)^s * M * 2^E
• (-1)^s表示符号位，当s=0时，V为正数；当s=1时，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

十进制浮点数5.5转化成二进制表示：101.1 —> 1.011 * 2² —>(-1)⁰ * 1.011 * 2^E ；对应S=0，M=011，E=2
对于32位浮点数，最高位为符号位S，接着的8个位为指数E，剩下的23位为有效数字M

双精度浮点数的指数E有11位，有效数字M为52位。
E为无符号数，对于8位的E，取值范围为0 ~ 255；11位的E，取值范围为0 ~ 2047。但科学计数法中的E可以是负数，因此存入内存时E的真实值必须加上一个中间数。对于8位的E，中间数为127，11位的E，中间数为1023.例如，十进制的0.5，转化为二进制为0.1 —>1 * 2^-1 ，此时的E为-1，在存入内存前，需要加上127，最终存入内存的数为126。
当E全为0时，有效数字M不再加上第一位的1，而是还原为0.xxxx。这样做是为了表示±0，以及接近0的很小的数。
当E全为1时，如果有效数字M全为0，表示±无穷大（正负取决于符号位s）。

回到一开始的例题。9的二进制为0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001，按float的存储规则可得，0 00000000 00000000000000000001001，E=0-127=-127，是一个很小的数，约等于0。
9.0的二进制为1001.0—>1.001*2³ ，按照float的存储规则可得，S=0，E=3+127=13=10000010，M=001（不足23位，在后面补0），存入存储中的二进制为0 10000010 00100000000000000000000，用%d打印时为1091567616。
注意：printf()函数打印时，会把float转换成double类型。
因此，printf(“%d”, 9.0);才会输出0，因为转成double后为64位，用%d输出，截取后面的32位，而后面的32个位都是0，所以才输出为0。