前言：Hello，大家好，我是心跳sy??，本節(jié)我們介紹c語言的兩種基本的內(nèi)置數(shù)據(jù)類型：數(shù)值類型和字符類型在內(nèi)存中的儲存方法，并對大小端進行詳細介紹（附兩種大小端判斷方法），文章每個例題和知識點都會有詳細的解釋，友友們放心食用，我們一起來看看吧~??！

1、??數(shù)據(jù)類型介紹??

1.1、??整型家族?

??我們之前已經(jīng)了解過 int、short、long、longlong、float、double、char這幾種基本的c語言內(nèi)置數(shù)據(jù)類型。其中 int、short、long、char類型是整型家族，其中char雖為字符型類型，但是它的ASCII碼在內(nèi)存中保存為整型，所以也可以歸為整型家族（這里我們?yōu)榱朔奖憬榻B整型和浮點型在內(nèi)存中的儲存規(guī)則），也把它納入整型之中。

??整型家族里面的每個數(shù)據(jù)類型也都擁有有符號（signed）和無符號（unsigned）兩種類型情況，其中char類型的有無符號與編譯器有關(guān)。數(shù)據(jù)在內(nèi)存的儲存與有無符號息息相關(guān)。

1.2、??浮點型家族

??浮點型家族包括 float和 double類型，有趣的是這兩個浮點型數(shù)據(jù)類型都沒有無符號的情況，這是為什么呢?我們知道，整型是采用二進制儲存在內(nèi)存中的，而浮點數(shù)卻是按照整數(shù)部分、小數(shù)部分、指數(shù)部分存放的，運算也是分開來運算的，所以unsigned無法作用于float與double這種浮點型。

1.3、??構(gòu)造類型?

??由表中我們可以看到，構(gòu)造類型由數(shù)組類型、結(jié)構(gòu)體類型、共用體類型（聯(lián)合類型） 以及枚舉類型組成，構(gòu)造類型一般可以給予用戶非常大的自定義范圍，可以同時對一個對象定義不同的變量，比如可以做到同時定義一個人的性別、年齡等等。（對四個構(gòu)造類型的詳細介紹我們后面都會單獨寫一篇文章，會統(tǒng)一收錄到c語言專欄中）

1.4、??指針類型?

??指針類型包括整型指針、浮點型指針、字符指針、數(shù)組指針、函數(shù)指針、空指針（void*）等等。?指針類型的作用是存放變量的地址，可以通過指針來改動變量。 指針作為一個變量是有大小的，其大小在32位平臺是4個字節(jié)，64位平臺上是8個字節(jié)，大小與指針的類型無關(guān)。（我們以后會對指針一章詳細介紹）

1.5、??空類型?

??空類型是指沒有定義類型的數(shù)據(jù)類型，也稱為void類型，在C語言中，空類型可以省略函數(shù)的參數(shù)列表，也可以修飾函數(shù)表示無返回值，通常用作函數(shù)指針，表示指向沒有返回值的函數(shù)的指針。 空類型和其他類型之間的轉(zhuǎn)換通常需要通過類型轉(zhuǎn)換操作符進行。?

記住以下3個規(guī)則：

??如果函數(shù)無參數(shù)，應(yīng)聲明其參數(shù)為void類型。如：

int function(void)
{
	return 1;
}

??若此時在調(diào)用function(2)，在c語言編譯器中不會報錯，但是在c++編譯器中將會不合法報錯，所以無論在哪種編譯器中，一定養(yǎng)成良好習慣，若函數(shù)不接受任何參數(shù)，一定要指明參數(shù)為void。

??如果函數(shù)沒有返回值，那么一定要聲明為void類型。?

??如果函數(shù)的參數(shù)可以是任意類型的指針，那么應(yīng)該聲明其參數(shù)為void*，比如內(nèi)存操作函數(shù)memset的函數(shù)原型為：

void*memset(void*buffer,int c,size_t num);

2、??插敘：原碼、反碼、補碼的介紹??

??我們知道，計算機底層只認識0和1，所以所有整型和浮點型數(shù)據(jù)到了底層都會通過轉(zhuǎn)換成二進制形式（0和1的形式）來儲存。計算機整數(shù)的表示方式有3種，即原碼、反碼、補碼。3種表示方式均有符號位和數(shù)值位兩部分，而所有整型數(shù)據(jù)在內(nèi)存中都會以補碼的形式儲存。我們要了解整型的內(nèi)存結(jié)構(gòu)就需要先知道原碼、反碼、補碼的知識。

??先來看看3個碼的基本概念：

??原碼是指一個數(shù)的二進制表示，第一位是符號位，正數(shù)為0，負數(shù)為1；

比如32位下-5的二進制，其原碼為：1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101?

??反碼是指將原碼中除符號位以外每一位取反后得到的二進制數(shù)；

其反碼為：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1010?

??補碼是指將反碼加1后得到的二進制數(shù)。

其補碼為：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011

??在整型中我們可以分成兩大類記憶理解：

正整數(shù)：原碼、反碼、補碼相同。

比如：5的原碼、反碼、補碼都為：

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101?

負整數(shù)：原碼、反碼、補碼需進行計算得到，計算方式見概念。

??計算方式總結(jié)（針對負整數(shù)）：

??從原碼——>補碼：原碼符號位不變，其他位按位取反，再加1；

??從補碼——>原碼：補碼符號位不變，其他位按位取反，再加1；（也可以先減1，再符號位不變，其他位按位取反）

3、??整型數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存儲??

??我們前面提到，整型數(shù)據(jù)都是以補碼的形式儲存在內(nèi)存中的。其原因在于，使用補碼，可以將符號位和數(shù)值域統(tǒng)一處理；同時，加法和減法也可以統(tǒng)一處理，（CPU只有加法器）此外，補碼與原碼相互轉(zhuǎn)換，其運算過程是相同的，不需要額外的硬件電路，比如原碼到補碼需取反加一，補碼到原碼也只需取反加一即可。

??我們來看一個簡單的整型數(shù)據(jù)內(nèi)存例子：

int main()
{
	int i = 5;
	int j = -10;
	return 0;
}

可以看到i，j變量在x86環(huán)境下的內(nèi)存顯示如下：?

?

??從此例子中可以證明整型數(shù)據(jù)在內(nèi)存中都是以補碼的形式儲存的，正整數(shù)5的原、反、補相同，負整數(shù)20以補碼的十六進制形式儲存。

?但是我們又會發(fā)現(xiàn)一個問題，它們儲存的順序有些奇怪，我們知道，變量 i被分配4字節(jié)的內(nèi)存，其中5只占一個字節(jié)，其他3個字節(jié)都為0， 而數(shù)據(jù)5被放置在第一個字節(jié)的位置，這放置的順序是按照什么規(guī)則來的嗎?這里就要介紹大小端的知識點了~

3.1、??大小端介紹（附兩種證明方法）

?為什么會有大小端之分呢?

??這是因為在計算機系統(tǒng)中，我們是以字節(jié)為單位的，每個地址單元都對應(yīng)著一個字節(jié)，一個字節(jié)為8 bit。但是在C語言中除了8 bit的char之外，還有16 bit的short 型，32 bit的long型（要看具體的編譯器），另外，對于位數(shù)大于8位的處理器，例如16位或者32位的處理器，由于寄存器寬度大于一個字節(jié)，那么必然存在著一個如何將多個字節(jié)安排的問題。因此就導(dǎo)致了大端存儲模式和小端儲存模式。

??先看概念：

大端模式：指數(shù)據(jù)的高字節(jié)存儲在內(nèi)存的低地址處，而數(shù)據(jù)的低字節(jié)儲存在內(nèi)存的高地址中；

小端模式：指數(shù)據(jù)的高字節(jié)存儲在內(nèi)存的高地址處，而數(shù)據(jù)的低字節(jié)存儲在內(nèi)存的低地址中。?

?

??如果現(xiàn)在還不是很明白，沒關(guān)系，我們再來針對實例解釋：

??我們就看看5的存儲模式：?

5的補碼為（記住正整數(shù)原反補相同）：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101?

化為16進制表示為：0x00 00 00 05（其中05是低字節(jié)，往前依次為高字節(jié)）

??（一）、大端模式情況：可以看到低字節(jié)05存儲在高地址處，即為大端模式。

??（二）、小端模式情況：可以看到低字節(jié)存儲在低地址處，即為小端模式。

?

?那么怎么才能知道自己的編譯器用的是哪種模式呢，我們這里介紹兩種方法：

??方法一：通過union關(guān)鍵字來實現(xiàn)

??我們先介紹一下union關(guān)鍵字的用法：union的用法與struct非常相似，只不過union維護足夠空間來放置多個數(shù)據(jù)成員中的一種，而不是為每個數(shù)據(jù)成員都分配空間。在union中所有的數(shù)據(jù)成員共用一個空間，同一時間內(nèi)只能儲存其中一個數(shù)據(jù)成員，所有的數(shù)據(jù)成員都具有相同的起始地址。

??一個union只配置一個足夠大的空間來容納最大長度的數(shù)據(jù)成員，union關(guān)鍵字在c++中主要用來壓縮空間，如果一些數(shù)據(jù)不可能在同一時間被用到，則可以使用。

??我們可以利用union類型“所有數(shù)據(jù)成員的起始地址一致”為特點來證明大小端：

int Check_ram()
{
	union check
	{
		int i;
		char ch;
	}c;
	c.i = 1;
	return (c.ch == 1);
}
int main()
{
	if (Check_ram() == 0)
	{
		printf("是大端模式\n");
	}
	else
		printf("是小端模式\n");
	return 0;
}

代碼分析：

??我們設(shè)置一個函數(shù)來判斷大小端，函數(shù)中定義兩個數(shù)據(jù)成員變量，一個是int類型變量i，一個是char類型變量ch，我們給i賦值為1，這時內(nèi)存分配一個可以容納最大長度數(shù)據(jù)成員的內(nèi)存（此時分配4字節(jié)，最大數(shù)據(jù)類型是int），函數(shù)返回char類型變量是否為一的值，若為1，則返回1，若不為1，則返回0。主函數(shù)中接收返回值，如果返回值為0則是大端模式（因為成員起始地址一樣，int型為4字節(jié)，char類型變量只有一字節(jié)，所以利用1所在的1字節(jié)位置在哪來判斷大小端），若返回值等于1則是小端模式。

??可以看到輸出結(jié)果為小端模式，證明函數(shù)返回值為1，因為i變量的1肯定為低字節(jié)（見上文分析），并且int類型的內(nèi)存分配是由低地址到高地址的，union中數(shù)據(jù)成員起始地址又一樣，所以如果ch中的值也為1，那么一定是小端模式。

?

??方法二：普通方法強制類型轉(zhuǎn)換實現(xiàn)

int Check_ram()
{
	int i = 1;
	return (*(char*)&i);
}
int main()
{
	if (Check_ram()== 1)
	{
		printf("是小端模式\n");
	}
	else
	{
		printf("是大端模式\n");
	}
	return 0;
}

??輸出結(jié)果與上面一樣，都為小端模式，我們同樣設(shè)計函數(shù)實現(xiàn)，只需定義一個int型變量，只不過函數(shù)的返回值是將i的地址強制類型轉(zhuǎn)換為char*后解引用的值，返回的類型就改為char了，與上面方法是同種道理，不明白的友友可以參照上述解釋。

3.2、??signed與unsigned關(guān)鍵字對整型取值的影響

??我們知道，計算機底層只認識0和1，任何數(shù)據(jù)到了底層都必須轉(zhuǎn)換為0和1，那么負數(shù)怎么儲存呢？我們前面了解了計算機整數(shù)的3種表示方法原碼、反碼、補碼，均有符號位和數(shù)值位兩部分組成，數(shù)據(jù)類型的最高位是用來存符號的，約定若這個數(shù)為整數(shù)，則最高位為0，否則為1，其值為除最高位以外剩余位的值。

??這樣的話,一個32位的 signed int類型整數(shù),其值表示的范圍為:-2^31～ (2^31-1);8位的 char類型數(shù),其值表示的范圍為:-2^7～(2^7-1)。一個 32 位的 unsigned int類型整數(shù),其值表示的范圍為:0～（2^32-1);8位的 unsigned char 類型數(shù),其值表示的范圍為:0～(2^8-1)。需要說明的是,signed 關(guān)鍵字也很寬宏大量,你也可以完全當它不存在,缺省情況下（默認條件下）,編譯器默認數(shù)據(jù)為signed類型 （char類型數(shù)據(jù)除外）。

??看了上面的概念，相信你已經(jīng)有了自己的理解，我們通過下面一道看似簡單的題目康康你真的懂了嗎??

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

輸出結(jié)果如下：?

?

這個結(jié)果和你想的是否一樣呢？如果不一樣沒關(guān)系，我們一起來看看分析過程：

?

??由上面的分析過程，我們知道a[0]-a[254]里面對應(yīng)的值都不是0，而到a[255]時值為0，strlen函數(shù)時用來計算字符串長度的，遇到‘\0’，則認為字符串結(jié)束讀取，所以到現(xiàn)在我們就能明白了為什么計算字符串長度是255了吧，這個問題的關(guān)鍵就是要明白signed char的取值范圍為[-128~127]，而超出這個范圍就會產(chǎn)生溢出必須截斷，之后就會產(chǎn)生循環(huán)。

??重點：我們總結(jié)一個有符號char的范圍規(guī)律，可以畫圖看到其范圍可以形成一個圓，從0開始不斷+1，直到新的循環(huán)。

?

?文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-685002.html

???看了一個signed char類型的例題，我們再來看一個unsigned char類型的例題，猜一下結(jié)果會是多少呢？

unsigned char i = 0;
int main()
{
    for (i = 0; i <= 255; i++)
    {
        printf("hello world\n");
    }
    return 0;
}

??重點：輸出結(jié)果是死循環(huán)輸出hello world，我們用一張圖來解釋：

??我們看到，unsigned char類型范圍為[0~255]，他因為是無符號的，所以8位中的最高位符號位變?yōu)閿?shù)值位，參與數(shù)的大小計算，從畫圖可以得到，當?shù)?55時為11111111，當?shù)?56時，發(fā)生內(nèi)存溢出，最高位被截去，又會變成0，循環(huán)又一次開始，所以上述例子中，當i=256時，i變成0，繼續(xù)循環(huán)，死循環(huán)hello world。

4、??浮點型數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的儲存??

??整數(shù)類型并不適用于所有應(yīng)用，有些時候需要變量能存儲帶小數(shù)點的數(shù)，或者能存儲極大數(shù)或極小數(shù)。而這類數(shù)可以用浮點格式（小數(shù)點是浮動的）進行儲存，C語言提供了3種浮點格式。

浮點數(shù)家族包括：float（單精度浮點數(shù)）、double（雙精度浮點數(shù)）、long double（擴展精度浮點數(shù)）類型

常見的浮點數(shù)：3.14159? ? ? ? ?1E10（1*10^10）

??我們來看看浮點數(shù)在內(nèi)存中的存儲方法（大多數(shù)現(xiàn)代計算機遵循IEEE 754標準（即IEC 60559）規(guī)范）

??IEEE 754標準提供了兩種主要的浮點數(shù)格式：單精度（32位）和雙精度（64位）。數(shù)值以科學計數(shù)法的形式存儲，每一個數(shù)都由3部分組成：符號、指數(shù)和小數(shù)。指數(shù)部分的位數(shù)說明了數(shù)值的可能大小程度，而小數(shù)部分的位數(shù)說明了精度。

??單精度格式中，指數(shù)長度為8位（E 指數(shù)位），而小數(shù)部分占了23位（有效數(shù)字M），因此單精度數(shù)可以表示的最大值約是3.40*10^38，其中精度是6個十進制數(shù)字。?

??見下圖：

??雙精度格式中，指數(shù)長度為11位（E指數(shù)位），而小數(shù)部分占了52位（有效數(shù)字M）

??見下圖：

??任意一個二進制浮點數(shù) V?可以表示為下面形式：?

比如：十進制的5.0，寫成二進制是 101.0 ，相當于 1.01×2^2 。

??那么，按照上面V的格式，可以得出S=0，M=1.01，E=2。

十進制的-5.0，寫成二進制是 -101.0 ，相當于 -1.01×2^2 。?

??那么，S=1，M=1.01，E=2。?

????對于M（有效數(shù)字）和E（指數(shù)位），IEEE有一些特別規(guī)定：

??對于M：

前面提到， 1≤M<2 ，也就是說，M可以寫成 1.xxxxxx 的形式，其中xxxxxx表示小數(shù)部分。

IEEE 754規(guī)定，在計算機內(nèi)部保存M時，默認這個數(shù)的第一位總是1，因此可以被舍去，只保存后面的 xxxxxx部分。

比如保存1.01的時候，只保存01，等到讀取的時候，再把第一位的1加上去。這樣做的目的，是節(jié)省1位有效數(shù)字。以32位浮點數(shù)為例，留給M只有23位，將第一位的1舍去以后，等于可以保存24位有效數(shù)字?。

??對于E：（情況比較復(fù)雜）

? ? ?·首先，E為一個無符號整數(shù)。

由此，浮點數(shù)存儲規(guī)則結(jié)束。

? 感謝大家花費寶貴的時間閱讀本文章，制作不易，希望大家多多支持呀??????，如有任何問題歡迎各位大佬在評論區(qū)批評指正?。?！

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到了這里，關(guān)于數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的儲存·大小端（文字+畫圖詳解）（c語言·超詳細入門必看）的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！