??1.數(shù)據(jù)類型介紹
??通過前面的學(xué)習(xí),我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了基本的內(nèi)置類型:
char //字符數(shù)據(jù)類型
short //短整型
int //整型
long //長整型
long long //更長的整型
float //單精度浮點數(shù)
double //雙精度浮點數(shù)
??類型的意義:
- 使用這個類型開辟內(nèi)存空間的大小。
- 如何看待內(nèi)存空間的視角。
??1.1類型的基本歸類
??整形家族:
//字符在內(nèi)存中存儲的是字符的ASCII碼值,ASCII碼值是整型,所以字符類型歸類到整型家族。
//unsigned-無符號的
//signed-有符號的
char
unsigned char
signed char
short
unsigned short
signed short
int
unsigned int
signed int
long
unsigned long
signed long
??浮點數(shù)家族:
float
double
??構(gòu)造類型(自定義類型):
數(shù)組類型
結(jié)構(gòu)體類型 struct
枚舉類型 enum
聯(lián)合類型 union
??指針類型:
int *pi;
char *pc;
float *pf;
void *pv;
??空類型:
void
表示空類型(無類型)
通常用于函數(shù)的返回類型、函數(shù)參數(shù)、指針類型。
void test(void)
{
//第一個void表示test函數(shù)不會返回任何值
//第二個void表示test函數(shù)沒有參數(shù)
}
??2.整型在內(nèi)存中的存儲
?我們之前了解到一個變量的創(chuàng)建是要在內(nèi)存中開辟空間的,空間的大小是根據(jù)不同的類型決定的。
計算機能夠處理的是二進制的數(shù)據(jù),整型和浮點型數(shù)據(jù)在內(nèi)存中也都是以二進制的形式進行存儲的,想要了解清楚整型在內(nèi)存中的存儲,我們就需要了解一下原碼、反碼和補碼。
??2.1原碼、反碼、補碼
計算機中的整數(shù)有三種2進制表示方法,即原碼、反碼和補碼。
三種表示方法均有符號位和數(shù)值位
兩部分,符號位都是用0表示正
,用1表示負
,而數(shù)值位正數(shù)的原、反、補碼都相同。
??負整數(shù)的三種表示方法各不相同:
原碼:直接將數(shù)值按照正負數(shù)的形式翻譯成二進制就可以得到原碼。
反碼:將原碼的符號位不變,其他位依次按位取反就可以得到反碼。
補碼:反碼+1就得到補碼。
?注意:對于整型來說,數(shù)據(jù)存放內(nèi)存中其實存放的是補碼?
為什么呢?
在計算機系統(tǒng)中,數(shù)值一律用補碼來表示和存儲。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。
??2.2大小端介紹
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 20;
//原碼、反碼、補碼:0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100
// 0 0 0 0 0 0 1 4
//0x 00 00 00 14
return 0;
}
在前面的示例中,變量a儲存的是補碼,但是順序有點不一樣,這是為什么呢?這里我們就需要了解一下大端小端。
??什么是大端小端?
大端(存儲)模式,是指數(shù)據(jù)的低位保存在內(nèi)存的高地址中,而數(shù)據(jù)的高位,保存在內(nèi)存的低地址中;
小端(存儲)模式,是指數(shù)據(jù)的低位保存在內(nèi)存的低地址中,而數(shù)據(jù)的高位,,保存在內(nèi)存的高地址中。
??為什么有大端和小端:
為什么會有大小端模式之分呢?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16bit
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存儲模式。
例如:一個16bit
的short
型x
,在內(nèi)存中的地址為0x0010
,x
的值為0x1122
,那么0x11
為高字節(jié),0x22
為低字節(jié)。對于大端模式,就將0x11
放在低地址中,即0x0010
中,0x22
放在高地址中,即0x0011
中。小端模式,剛好相反。我們常用的X86
結(jié)構(gòu)是小端模式,而KEIL
C51
則為大端模式。很多的ARM
,DSP
都為小端模式。有些ARM
處理器還可以由硬件來選擇是大端模式還是小端模式。
我們也可以通過一下程序來進行測試:
#include <stdio.h>
int check_sys()
{
//01 00 00 00
int i = 1;
return (*(char*)&i);
}
int main()
{
int ret = check_sys();
if (ret == 1)
{
printf("小端\n");
}
else
{
printf("大端\n");
}
return 0;
}
??2.3練習(xí)
??練習(xí)1:
#include <stdio.h>
int main()
{
char a = -1;
//原碼:10000000000000000000000000000001
//反碼:11111111111111111111111111111110
//補碼:11111111111111111111111111111111
//11111111-a
signed char b = -1;
//11111111-b
unsigned char c = -1;
//11111111-c
printf("a = %d,b = %d,c = %d\n", a, b, c);
//%d是十進制的形式打印有符號的整數(shù)
//a整型提升:11111111111111111111111111111111
//反碼: 10000000000000000000000000000000
//補碼: 10000000000000000000000000000001
//b整型提升:11111111111111111111111111111111
//反碼: 10000000000000000000000000000000
//補碼: 10000000000000000000000000000001
//c整型提升:00000000000000000000000011111111(正整數(shù)原碼、反碼、補碼一致)為255
return 0;
}
?運行結(jié)果:
??練習(xí)2:
#include <stdio.h>
int main()
{
//原碼:10000000000000000000000010000000
//反碼:11111111111111111111111101111111
//補碼:11111111111111111111111110000000
//10000000-a
//整形提升:11111111111111111111111110000000
char a = -128;
//%u-打印無符號整數(shù)
printf("%u\n", a);
return 0;
}
?運行結(jié)果:
??練習(xí)3:
#include <stdio.h>
int main()
{
//原碼:00000000000000000000000010000000
//反碼:01111111111111111111111101111111
//補碼:01111111111111111111111110000000
//10000000-a
//整形提升:11111111111111111111111110000000
char a = 128;
//%u-打印無符號整數(shù)
printf("%u\n", a);
return 0;
}
?運行結(jié)果:
??注意:
??練習(xí)4:
#include <stdio.h>
int main()
{
int i = -20;
//原碼:10000000000000000000000000010100
//反碼:11111111111111111111111111101011
//補碼:11111111111111111111111111101100
unsigned int j = 10;
//補碼:00000000000000000000000000001010
//補碼運算結(jié)果:11111111111111111111111111110110
//反碼: 11111111111111111111111111110101
//原碼 10000000000000000000000000001010結(jié)果為-10
printf("%d\n", i + j);
return 0;
}
?運行結(jié)果:
??3.浮點型在內(nèi)存中的存儲
常見的浮點數(shù):
3.14159
1E10
浮點數(shù)家族包括: float、double、long double 類型。
浮點數(shù)表示的范圍:float.h中定義
??3.1浮點數(shù)存儲規(guī)則
根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)IEEE(電氣和電子工程協(xié)會) 754,任意一個二進制浮點數(shù)V可以表示成下面的形式:
(-1)^S * M * 2^E
(-1)^S表示符號位,當(dāng)S=0,V為正數(shù);當(dāng)S=1,V為負數(shù)。
M表示有效數(shù)字,大于等于1,小于2。
2^E表示指數(shù)位。
舉例來說:
十進制的5.0,寫成二進制是 101.0 ,相當(dāng)于 1.01×102 。
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(dāng)于 -1.01×2^2 。那么,S=1,M=1.01,E=2。
IEEE 754規(guī)定:
對于32位
的浮點數(shù),最高的1位是符號位S,接著的8位是指數(shù)E,剩下的23位為有效數(shù)字M。
對于64位
的浮點數(shù),最高的1位是符號位S,接著的11位是指數(shù)E,剩下的52位為有效數(shù)字M。
前面說過, 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。至于指數(shù)E,情況就比較復(fù)雜。首先,E為一個無符號整(unsigned int)這意味著,如果E為8位,它的取值范圍為0 ~ 255;如果E為11位,它的取值范圍為0~2047。但是,我們知道,科學(xué)計數(shù)法中的E是可以出現(xiàn)負數(shù)的,所以IEEE 754規(guī)定,存入內(nèi)存時E的真實值必須再加上一個中間數(shù),對于8位的E,這個中間數(shù)是127;對于11位的E,這個中間數(shù)是1023。比如,210的E是10,所以保存成32位浮點數(shù)時,必須保存成10+127=137,即10001001。
然后,指數(shù)E從內(nèi)存中取出還可以再分成三種情況:
E不全為0或不全為1
這時,浮點數(shù)就采用下面的規(guī)則表示,即指數(shù)E的計算值減去127(或1023),得到真實值,再將
有效數(shù)字M前加上第一位的1。
比如:
0.5(1/2)的二進制形式為0.1,由于規(guī)定正數(shù)部分必須為1,即將小數(shù)點右移1位,則為
1.0*2(-1),其階碼為-1+127=126,表示為01111110,而尾數(shù)1.0去掉整數(shù)部分為0,補齊0到23位00000000000000000000000,則其二進制表示形式為:0 01111110 00000000000000000000000
E全為0
這時,浮點數(shù)的指數(shù)E等于1-127(或者1-1023)即為真實值,
有效數(shù)字M不再加上第一位的1,而是還原為0.xxxxxx的小數(shù)。這樣做是為了表示±0,以及接近于
0的很小的數(shù)字。
E全為1
這時,如果有效數(shù)字M全為0,表示±無窮大(正負取決于符號位s)文章來源:http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-696238.html
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