前言
数据类型介绍类型的基本归类
整型家族浮点型家族构造类型指针类型空类型 整型在内存中的存储
原码、反码、补码 大小端介绍
什么是大端小端为什么会有大端小端例题 一些代码的输出
1.2.char类型变量的取值范围3.4.5.6.7. 浮点型在内存中的存储
浮点型存储的例子:详细解读1.标准规定2.再回首 结尾
前言分享这么一句话,‘所有的曾经都是背景,衬托你到来时破晓的黎明’,OK,让我们开始今天的学习吧。
数据类型介绍char //字符数据类型 short //短整型 int //整型 long //长整型 long long //更长的整型 float //单精度浮点数 double //双精度浮点数
C语言类型分为两类:
1.内置类型
char、int、float…
2.自定义类型(构造类型)
类型的意义:
1.使用这个类型开辟内存空间的大小(大小决定了使用范围)
2.如何看待内存空间的视角
char //以ascll码值存储,ascll码值是整数
unsigned char //无符号
signed char //有符号
short
unsigned [int]
signed [int]
int
unsigned int
signed int
long
unsigned [int]
signed [int]
浮点型家族
float double long double构造类型
数组类型 int arr[] 结构体类型 struct 枚举类型 enum 联合类型 union指针类型
int* pi; char* pc; float* pf; double* pd; void* pv;空类型
void表示空类型(无类型)
通常应用于函数的返回类型,函数的参数,指针类型。
#include整型在内存中的存储#include void test()//什么都不写的时候,传不传参都可以 { printf("123n"); } int main() { test(); return 0; }
一个变量的创建是要在内存中开辟空间的,空间的大小是根据不同的类型而决定的,下面让我们看一下数据在所开辟的内存中到底是如何存储的。
原码、反码、补码数据在内存中是以二进制的形式进行存储的
计算机中的有符号数有三种表示方法:原码、反码、补码
三种表示方法均有符号位和数值位两部分,符号位用0表示正数,用1表示负数,而数值位三种表示方法各不相同。
原码:
直接将二进制按照正负数的形式翻译成二进制就行
反码:
将原码的符号位不变,其他位依次按位取反就可以得到
补码:
反码+1就得到补码
例1:
原码:10001010
反码:11110101
补码:11110110
例2:
原码:00000101
反码:00000101
补码:00000101
对于有符号数,正数的原、反、补码都相同
对于整形来说,数据存放内存中其实存放的是补码:
原因:使用补码,可以将符号位和数值域统一处理,同时,加法和减法也可以统一处理,此外补码与原码相互转换,其运算过程是相同的,不需要额外的硬件电路。
为什么这里的变量是倒着存的呢?
int main()
{
int a = 20;
//二进制:000000000000000000010100
//十六进制:0x00 00 00 14
// 20 在内存中的存储: 14 00 00 00
return 0;
}
什么是大端小端
大端(存储)模式, 是指将数据的高字节内容放到内存的低地址处。 而数据的低字节内容放到内存的高地址处 小端(存储)模式, 是指将数据的高字节内容放到内存的高地址处。 而数据的低字节内容放到内存的低地址处
例:假设有一个数:0x11223344
为什么会有大端小段之分呢?
这是因为在计算机系统中,我们是以字节为单位的,每个地址单元都对应着1个字节,1个字节为8bit。
但是在C语言中除了8bit的char之外,还有16bit的short型,32bit的long型、int型(要看具体编译器)。
另外,对于位数大于8位的处理器,例如16位或者32位的处理器,由于寄存器宽度大于一个字节,那么必然存在着多个字节安排的问题。
因此就导致了大端存储模式和小端存储模式。
例题请简述大端字节序和小端字节序的概念,设计一个小程序来判断当前机器的字节序。
代码:
#include#include int main() { //写一段代码告诉我们当前机器的字节是什么 int a = 1; char* p = (char*) &a; if(*p == 1) { printf("小端n"); } else { printf("大端n"); } return 0; }
修改后:
#include一些代码的输出 1.#include int check_sys() { int a = 1; char* p = (char*) &a; return *p; //返回1表示小端,返回0表示大端 } int main() { int ret = check_sys(); if(ret == 1) printf("小端n"); else printf("大端n"); return 0; }
#include2.#include int main() { char a = -1; //原:10000000 00000000 00000001 //反:11111111 11111111 11111110 //补:11111111 11111111 11111111 //只能存8个bit位:11111111 //整型提升:11111111 11111111 11111111(补码) signed char b = -1; //11111111 unsigned char c = -1; //11111111 //无符号char,整型提升,高位补0 //00000000 00000000 11111111 printf("a=%d, b=%d, c=%d",a, b, c); return 0; }
#includechar类型变量的取值范围#include int main() { char a = -128; //10000000 00000000 10000000 //11111111 11111111 01111111 //11111111 11111111 10000000 补码 //11111111 11111111 10000000 整型提升之后(还是补码) //%u打印无符号数,将整型提升之后的数直接打印出来 printf("%un", a); //%d,打印十进制的有符号数字 //%u,打印十进制的无符号数字 return 0; }
char类型范围的定义:
signed char
unsigned char
一个字节(8个bit位)
00000000 00000001 00000010 ...... 01111111 10000000 10000001 ...... 11111111 总共有2的8次方(256)种这样的二进制序列
假设是有符号数(第一位是符号位): 范围:-128~127 正数: 00000000 00000001 00000010 ...... 01111111(127) 负数: 10000000(直接被翻译成-128) 10000001(-127) ...... 11111111(-1)
假设是无符号数(第一位是有效位): 范围:0~255 00000000(0) 00000001(1) 00000010 ...... 01111111(127) 10000000 10000001 ...... 11111111(255)3.
#include4.#include int main() { char a = 128; printf("%un", a); return 0; }
#include5.#include int main() { int i = -20; unsigned int j = 10; printf("%dn", i + j); //按照补码的形式进行运算,最后格式化为有符号整数 return 0; }
#include#include int main() { unsigned int i; for(i = 9; i >= 0; i--) { printf("%un", i); } return 0; }
i是个无符号类型的,也就是i只能>=0,所以就造成了死循环。
6.#include7.#include int main() { char a[1000]; int i; for(i = 0; i < 1000; i++) { a[i] = -1 - i; } printf("%d", strlen(a)); return 0; } //一个char的范围是127~-128 //圈逆着走,-1 --> -128 -> 127 -> 3 -> 2 -> 1 -> 0
#include#include unsigned char i = 0; int main() { for(i = 0; i <= 255; i++) { printf("hellon"); } return 0; }
结果发生了死循环,这是因为对于无符号的char类型的取值范围是0 ~ 255。而当i == 255时,再往后加,又会变成0。所以这个循环的条件就恒成立。
浮点型在内存中的存储常见的浮点数:
3.14159、1E10
浮点数家族包括:float、double、long double 类型。
浮点数的范围:float.h中定义
#include#include 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; }
通过这个例子,我们发现:
以整型的视角放,以整型的视角拿或以浮点型的视角放,以浮点型的视角拿没有问题
以整型的视角放,以浮点型的视角拿或以浮点型的视角放,以整型的视角拿出现了问题
这说明整型和浮点型在内存中的存储方式是有区别的
详细解读 1.标准规定根据国际标准IEEE(电气和电子工程协会)754,任意一个二进制数V可以表示成以下形式:
(-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
IEEE 754规定:对于32位浮点数float,最高的1位是符号位S,接着的8位是指数E,剩下的23位为有效数字M
对于64位的浮点数double,最高的1位是符号位S,接着的11位是指数E,剩下的52位为有效数字M
IEEE 754对于有效数字M和指数E,还有一些特别规定:
如何放进去?
对于M:
前面说过,1<=M<2,也就是说,M可以写成 1.xxxxxx的形式,其中xxxxxx表示小数部分。
IEEE 754规定,在计算机内部保存M时,默认这个数的第1位总是1,因此可以舍去不用存,只保存后面的xxxxxx部分(比如保存1.01时,只保存01),等到读取的时候,再把第1位的1加上去。这样做的目的是可以节省1位的有效数字。以32位浮点数为例,留给M的只有23位,将第1位的1舍去后,等于可以保存24位有效数字
对于E:
情况比较复杂,首先,E是一个无符号整数(unsigned int)这意味着,如果E为8位,它的取值范围就为0 ~ 255;如果E为11位,它的取值范围就是0 ~ 2047。但是我们知道,科学计数法的E是可以出现负数的(比如说:十进制的0.5要转换为二进制是0.1,再写成科学计数法就是1.0 * 2^-1。这里S = 0;M = 1.0;E = -1 ),所以IEEE 754规定,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,这个中间数是127;对于11位的E,这个中间数是1023。比如:2^10的E是10,所以保存成32位浮点数时,必须保存成10+127=137,即10001001
如何取出来?
对于E从内存中取出还可以分为三种情况:
1、E不全为0或不全为1
这时,浮点数就采用下面的规则表示,即指数E的计算值减去127或1023,得到真实值,再将有效数字M前加上第一位的1。比如:0.5的二进制形式是0.1,由于规定正数部分必须为1,即将小数点右移一位,则为1.0 *2^(-1),其阶码为-1 + 127 = 126,表示01111110,而尾数1.0去掉整数部分为0,补齐0到23位00000000000000000000000,则其二进制表示形式为
0 01111110 00000000000000000000000
2、E为全0
这时,浮点数的指数E等于1 - 127或1 - 1023,即为真实值,有效数字M不再加上第一位的1,而是还原为0.xxxxxxx的小数。这样做是为了表示 ±0,以及接近于0的很小的数字
2.再回首3、E全为1
这时,如果有效数字M全为0,表示 ±无穷大(正负取决于符号位S)
#include结尾#include int main() { int n = 9; //0(S) 00000000(E) 00000000000000000001001 补码 float* pFloat = (float*)&n; printf("n的值为:%dn", n);//9 printf("*pFloat的值为:%fn", *pFloat);//0.000000 无限接近于0 //(-1)^0*0.00000000000000000001001*2^(-126) *pFloat = 9.0; //1001.0 //1.001*2^3 //(-1)^0*1.001*2^3 //0 10000010 00100000000000000000000 9.0的内存形式 printf("num的值为:%dn", n); printf("pFloat的值为:%fn", *pFloat);//9.0 return 0; }
本文的内容到这就结束了,有一些知识没有详细说明,比如原、反、补码,不是说这个不重要,只是这里不赘述了,大家可以自己去查阅资料,最后,希望你我皆能不负韶华。



