C语言编程数据在内存中的存储详解

C语言中,有几种基本内置类型。

int

unsigned int

signed int

char

unsigned char

signed char

long

unsigned long

signed long

float

double

在内存中创建变量,会在内存中开辟空间,并为其赋值。

int a=10;

在计算机中,所有数据都是以二进制的形式存储在内存中。

变量在计算机中有三种表示方式,原码反码,补码。

原码

直接将二进制按照正负数的形式翻译成二进制就可以

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了

补码

反码+1就得到补码

对于整型

int

char

类型的数据而言,数据存放内存中其实存放的是补码。并且,运算时也是以补码的形式进行运算。

再来了解一下数据在内存中的储存模式。

大端存储:,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: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。

同时要求,数据以什么模式存如内存中,还要以什么顺序拿出。

现在,vs好像都是以小端模式进行存储。

来做几道题,去研究数据在内存中的存储

在原,反,补码中。如果是有符号的第一位,就是符号位,0为正,-1为负。

#include <stdio.h>
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;
}

a为-1,所有整型,初始认为是int类型,32个二进制位。

a:10000000 00000000 00000000 00000001-原码

-----11111111 11111111 11111111 11111110-反码

-----11111111 11111111 11111111 11111111-补码

在赋给char类型。当然,一切运算都是以补码的形式进行。无论是类型提升,还是截断,都是以补码的形式,只有表示的时候才会回到原码。

11111111 11111111 11111111 11111111-补码

截断-char型

11111111-a

又要求以%d打印,**就需要整型提升,而整型提升要看a这个变量本身的类型。**如果变量是无符号的就补0,有符号的如果符号位是1就补1.这个a是有符号的类型,符号位又是1是个负数,就补符号位1.

1111111 111111111 11111111 11111111-提升后的补码

再有符号的十进制数打印,还要看补码的符号位,如果是正数,就原反补相同。

11111111 11111111 11111111 11111110-反码。

10000000 00000000 00000000 000000001-原码

在打印就是-1

b和a是一样的有符号的都是-1。

c是无符号的char但,-1

----10000000 00000000 00000000 00000001-原码

-----11111111 11111111 11111111 11111110-反码

-----11111111 11111111 11111111 11111111-补码

再赋给c进行截断。

还是

11111111-补码

进行整型提升,就要看c,是无符号,则第1个1就是不是符号位。则补0,就行了。

00000000 00000000 00000000 11111111-补码

再看以什么类型进行打印,有符号整型,再看符号位是0,就代表是正数,就原反补相同。直接打印255.

总结一下

1,整型数据,初始时默认int,32个比特位,先变成补码再截断或提升,再赋值给某个类型的变量(原码转反码,符号位不变11)。

2,所有数据在内存中都是以补码的形式进行存储,以及运算,包括各种整型提升与截断。运算时都要整型提升成32位,再看是否截断。

3,整型提升时,要看该变量的类型,如果是有符号类型,看第一个二进制位符号位,如果符号位是1,就补1,如果是0,就补0。如果变量是无符号类型,就全补0。

4,打印时,要考虑,以什么形式打印。如果是%d,有符号的十进制进行打印,要看提升后的符号位,如果是1,就代表是负数,要转为原码打印,如果是0,就直接打印(正数原,反,补码都一样)。如果是无符号的打印,就代表其补码代表的就是一个无符号数的补码,则原反补相同,就是补码直接打印。

再来多看几道题

#include <stdio.h>
int main()
{
    char a = -128;
    printf("%u\n",a);
    return 0;
}

a

10000000 00000000 00000000 10000000-原码

111111111 111111111 111111111 011111111-反码

111111111 111111111 111111111 10000000-补码

补码再进行截断

10000000

要以无符号十进制进行打印。整型提升

111111111 111111111 111111111 10000000

因为是无符号打印,就代表,这个补码代表的是一个无符号数。

直接就是原码。

11111111 11111111 11111111 10000000-原码

打印为4294967168

#include <stdio.h>
int main()
{
    char a = 128;
    printf("%u\n",a);
    return 0;

和上一题一样

a

10000000 00000000 00000000 10000000-原码

111111111 111111111 111111111 011111111-反码

111111111 111111111 111111111 10000000-补码

截断后,为-10000000

再提升,打印,就还是

111111111 111111111 111111111 10000000

直接打印。4294967168

int i=-10;
unsigned int j=20;
printf("%d",i+j);

已经说了,所有运算都是以补码的形式进行。

i

00000000 00000000 00000000 00001010-原码

00000000 00000000 00000000 00001010-反码

00000000 00000000 00000000 00001010-补码

正数原,反,补,相同。

j

10000000 0000000 0000000 00010100-原码

11111111 11111111 11111111 11101011-反码

11111111 11111111 11111111 11101100-补码

i+j

i:00000000 00000000 00000000 00001010

j:11111111 11111111 11111111 111011 00

结果

11111111 11111111 11111111 11111110-补码

怎么打印还是要看以什么形式打印,%d有符号打印,就转回原码

11111111 11111111 11111111 11110110-补码

11111111 11111111 11111111 11110101-反码

10000000 00000000 00000000 00001010-原码

结果就是-10.

char

-128到127

89172936-47BC-B6A5-4113-42BFFA2EF3BE.png

再来一题

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

5F1ADD47-4DBB-5771-B769-E38882E4E125.png

10000000000000000000000010000001- -129原码

11111111111111111111111101111110-反码

11111111111111111111111101111111-补码

因为是放进char类型内存,要截断,

011111111

按照char 类型的补码对比,就是127。

A7A933A3-7990-8CCF-A393-CD63E7461B87.png

会是一类循环的数字题目中,从-1走到-128,再从-128到127,再到1,0.

\0的ASCII码值就是0,再char类型中,0就代表\0。所以会计算255个数。

浮点数在内存的储存

根据标准,所有的浮点数都能

(-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

2EDE6E8E-F828-DFE4-04AE-AEF3B48B6893.png

9.0

1001.0--------(-1)^ 0 * 1.001*2^3

m的值都是大于等于1,小于二

而M处都是储存001,也就是小数点后的数字。

且,E处,是要e+127再放进E处。

将9.0储存进内存中,

0 100000010 00100000000000000000000
(-1)^0*1.001          *2^(130-127)

如果E中储存的都是0或都是1,就会出现极小值或极大值。

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