[C语言]数据的存储

• 数据在内存中的存储
• • 1.1数据类型
  • 1.2类型的基本归类
  • 2.1整形在内存中的存储
  • 2.2大小端介绍
  • 3.1浮点型在内存中的存储

基本的内置类型：

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

整型家族：

• char
• unsigned char
• signed char
• short
• unsigned short
• signed short
• int
• unsigned int
• signed int
• long
• unsigned long
• signed long

浮点型家族：

float
double

构造类型：

数组类型
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;
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。

计算机中整数由三种表示方法，即原码、反码和补码。
三种表示方法均有符号位和数值位两部分，最左边的位（符号位）用0表示“正”，用1表示“负”，而数值位负整数的三种表示方法各不相同。
默认情况下，C语言中整型变量都是有符号的。

原码
直接将十进制按照正负数的形式翻译成二进制即可。

反码
原码的符号位不变，其他位依次按位取反。

补码
反码+1就得到补码。

正数的原、反、补吗相同。
对于整数来说：数据存放在内存中其实存放的是补码。
在计算机系统中，数值一律用补码来表示和存储。原因在于，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（CPU只有加法器）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。
整型提升的规则：
整型提升分为有符号和无符号两种，**有符号的：**整型提升时是按照变量的补码被截断时的最高位是什么进行补位的，如果截断后最高位即最左面的一位数为 1 则在最高位前补 1 ，如果最高位是 0 则在前面补 0 。 无符号的： 直接在被截断的前面补 0 即可。
char字符数据类型只能存储8个比特位，所以有符号字符的取值范围是-128 ~ 127，而由符号字符的取值范围是0 ~ 255。

大端字节序：
把数据的低位字节序的内容存放在高地址处，高位字节序的内容存放在低地址处。
小端字节序：
把数据的低位字节序的内存存放在低地址处，高位字节序的内容存放在高地址处。
为什么有大端和小端：

为什么会有大小端模式之分呢？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
都对应着一个字节，一个字节为8 bit。但是在C语言中除了8 bit的char之外，还有16 bit的short型，32 bit的long型（要看具体的编译器），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，那么必然存在着一个如何将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

常见的浮点数：
3.14159
1E10
根据国际标准IEEE（电气电子工程协会）754，任意一个二进制浮点数V可以表示成下面的形式：

• (-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对有效数字M和指数E，还有一些特别规定。
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，因此可以被舍去，只保存后面的xxxxxx部分。例如保存1.01的时候，只保存01，等到读取的时候，再把第一位的1加上去。这样做的目的，是节省1位有效数字。以32位浮点数为例，留给M只有23位，将第一位的1舍去以后，等于可以保存24位有效数字。

对于指数E，情况就比较复杂。
首先，E为一个无符号整数（unsigned int）
这意味着，如果E为8位，它的取值范围为0-255；如果E为11位，它的取值范围为0~2047。但是，我们知道，科学计数法中的E是可以出现负数的，所以IEEE 754规定，存入内存时E的真实值必须再加上一个中间数 ，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。
例如，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。

然后，指数E还可以再分成三种情况：

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。
2. E全为0
   这时，浮点数的指数E等于1-127（或者1-1023）即为真实值，有效数字M不在加上第一位的1，而是还原为0.xxxxxxxx的小数。这样做是为了表示±0，以及接近于0的很小的数字。
3. E全为1
   如果有效数字M全为0，表示±无穷大（正负取决于符号位S）。

举例
数字178.125的二进制表示：
178=10110010
小数部分：原始数据的小数部分，乘2，取整数部分，去整数部分，然后再乘2，如此循环，直到小数部分的值为0或者小数部分跟原始小数部分相等为止。
0.1252=0.25→0
0.252=0.5→0
0.5*2=1.0→1
合起来就是10110010.001，小数点左移至整数位为1，根据公式得出(-1)^0 * 1.0110010001 * 2 ^ 7
符号位：0
指数位：7+127 = 111+01111111=10000110
有效数字：01100100010000000000000
二进制表示：0 10000110 01100100010000000000000