1. 數(shù)據(jù)類型詳細(xì)介紹
到目前為止，我們已經(jīng)掌握了C語言的基本內(nèi)置類型，如下：
char //字符數(shù)據(jù)類型 (1 byte)
short //短整型 (2 byte)
int //整形 (4 byte)
long //長整型 (4/8 byte)
long long //更長的整形 (8 byte)
float //單精度浮點(diǎn)數(shù) ( 4byte)
double //雙精度浮點(diǎn)數(shù) (8 byte)
每一種數(shù)據(jù)類型的大小不同，這也就決定了它所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)范圍也就不同，就比如char和int所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)范圍就不同，那么具體能存儲(chǔ)多少呢？相信大家看完本本章內(nèi)容，就能對(duì)每一種數(shù)據(jù)是怎么存儲(chǔ)在內(nèi)存中的，就會(huì)有了更加深刻的認(rèn)識(shí)。
首先，在C語言里我們把類型分為以下幾種：1、整數(shù)類型 2、浮點(diǎn)型
3、構(gòu)造類型（自定義類型） 4、指針類型 5、空類型
整數(shù)類形
//unsigned：無符號(hào)類型 signed：有符號(hào)類型
char
unsigned char
signed char
short
unsigned short [int]
signed short [int]
int
unsigned int
signed int
long
unsigned long [int]
signed long [int]
在這里，unsigned是表示無符號(hào)類型，signed表示有符號(hào)類型，所謂無符號(hào)類型就是這個(gè)數(shù)沒有負(fù)數(shù)，只有正數(shù)和0，而有符號(hào)就表示這個(gè)數(shù)有正有負(fù)，大家來看這么一個(gè)例子：
從這里就可以看出，這里的c明明賦值為-1，但是存儲(chǔ)的卻顯示出一個(gè)很大的正數(shù)，這是因?yàn)閏是一個(gè)unsigned類型的整數(shù)，而這里，我們平常書寫的一些int，short、char，這其實(shí)都是signed int、signed short、signed char，只不過signed都被省略了。
浮點(diǎn)型
float
double
具體區(qū)別會(huì)在后面講到
構(gòu)造類型
構(gòu)造類型又叫自定義類型，主要包括：數(shù)組、結(jié)構(gòu)體類型（struct）、枚舉類型（enum）、聯(lián)合類型（union）
#include<stdio.h>
//結(jié)構(gòu)體
struct book
{
char name[20];
int price;
};
//枚舉enum即enumerate的縮寫，意思就是列舉
enum color { red = 1,blue = 2 };
int main()
{
//數(shù)組
int arr[] = { 1,2,3,4,5 };
struct book str = { "C語言程序設(shè)計(jì)",50 };
printf("%s %d\n",str.name,str.price);
printf("%d %d\n", red, blue);
return 0;
}
這里要注意一點(diǎn)，就是結(jié)構(gòu)體成員訪問時(shí)，結(jié)構(gòu)體變量名.結(jié)構(gòu)體成員、結(jié)構(gòu)體變量地址（指針）->結(jié)構(gòu)體成員。
指針類型
int* p1;
char* p2;
float* p3;
void* p4;
這里需要注意一點(diǎn)，就是void*，它可以接受任意類型的指針，就像一個(gè)垃圾桶一般，char*，int*，short*等都可以接受，但是，正是因?yàn)樯抖伎梢越邮眨盟荒苤苯咏庖?，或者進(jìn)行指針的運(yùn)算，畢竟我們不確定到底接受的是幾個(gè)字節(jié)。
如果想要對(duì)void*類型進(jìn)行解引用或者運(yùn)算的話，必須先強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，才可以使用，如下：
#include<stdio.h>
int main()
{
int a = 10;
void* p = &a;
//強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換為int*類型，再解引用
*(int*)p = 50;
printf("%d", a);
return 0;
}
空類型
空類型經(jīng)常用到函數(shù)的返回類型以及函數(shù)參數(shù)中
#include<stdio.h>
//這里的返回類型以及參數(shù)都是void空類型
void test(void)
{
printf("123");
}
int main()
{
test();
return 0;
}
了解這些內(nèi)容后，接下來開始講解整形在內(nèi)存中是如何存儲(chǔ)的
2. 整形在內(nèi)存中的存儲(chǔ)
我們知道，任何變量的創(chuàng)建都需要在內(nèi)存中開辟一塊空間，空間的大小是由它們的類型決定，那么，這些數(shù)據(jù)是如何在內(nèi)存中存儲(chǔ)的呢？且聽以下講解
首先我們要先了解到原碼、反碼、補(bǔ)碼
原碼、反碼、補(bǔ)碼
計(jì)算機(jī)中的整數(shù)有三種2進(jìn)制表示方法，即原碼、反碼和補(bǔ)碼。
三種表示方法均有符號(hào)位和數(shù)值位兩部分，符號(hào)位都是用0表示“正”，用1表示“負(fù)”，正數(shù)的原、反、補(bǔ)碼都相同。
負(fù)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(fù)數(shù)的形式翻譯成二進(jìn)制就可以得到原碼。
反碼
原碼符號(hào)位不變，其余取反得到反碼
補(bǔ)碼
反碼+1得到補(bǔ)碼
整形存儲(chǔ)補(bǔ)碼的原因
對(duì)于整形來說：數(shù)據(jù)存放內(nèi)存中其實(shí)存放的是補(bǔ)碼。
因?yàn)槭褂醚a(bǔ)碼，可以將符號(hào)位和數(shù)值域統(tǒng)一處理，同時(shí)，加法和減法也可以統(tǒng)一處理（CPU只有加法器）此外，補(bǔ)碼與原碼相互轉(zhuǎn)換，其運(yùn)算過程是相同的，不需要額外的硬件電路。
具體如下圖：
我們可以看到，如果存放的是原碼，計(jì)算的結(jié)果會(huì)有很大偏差，更別說反碼了。
為什么說補(bǔ)碼與原碼相互轉(zhuǎn)換，其運(yùn)算過程是相同的呢？
所以，整形在內(nèi)存中存儲(chǔ)的是補(bǔ)碼
3. 大小端字節(jié)序介紹及判斷
我們知道，整形在內(nèi)存中存儲(chǔ)的是補(bǔ)碼，大家再來看，假如要存儲(chǔ)-10
#include<stdio.h>
int main()
{
int a = -10;
return 0;
}
然而通過調(diào)試我們發(fā)現(xiàn)，存儲(chǔ)的是f6 ff ff ff，這是為什么呢？這里就涉及到了大小端字節(jié)序的存儲(chǔ)
大端（存儲(chǔ)）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(chǔ)）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。
大家可以看到，這里vs的存儲(chǔ)模式就是小端存儲(chǔ)，因?yàn)樗训臀坏臄?shù)據(jù)存儲(chǔ)到內(nèi)存的低地址，把高位存儲(chǔ)在高地址。這里萬萬不可寫成6f ff ff ff ，因?yàn)閒 6占一個(gè)字節(jié)。
練習(xí)題（含筆試題）
習(xí)題1：
百度2015年系統(tǒng)工程師筆試題：
請(qǐng)簡述大端字節(jié)序和小端字節(jié)序的概念，設(shè)計(jì)一個(gè)小程序來判斷當(dāng)前機(jī)器的字節(jié)序。
思路：這里我們只需要知道它的低地址處存儲(chǔ)的是不是低位的數(shù)據(jù)，就可以判斷是不是大小端了，就比如，如果是個(gè)int類型的數(shù)字，1，它的存儲(chǔ)的補(bǔ)碼為：00 00 00 01（16進(jìn)制方便調(diào)試觀察），低地址假如是01，就說明是小端，反之大端。完整答案如下：
小端字節(jié)序存儲(chǔ)：把一個(gè)數(shù)值的低位字節(jié)內(nèi)容存放到內(nèi)存低地址處，高位字節(jié)內(nèi)容存放到內(nèi)存高地址處。
大端字節(jié)序存儲(chǔ)：把一個(gè)數(shù)值的低位字節(jié)內(nèi)容存放到內(nèi)存到高地址處，高位字節(jié)內(nèi)容存放到內(nèi)存低地址處。
小程序如下：
#include <stdio.h>
int check_sys()
{
int i = 1;
//把i地址強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換為char*（解引用只能訪問1個(gè)字節(jié)），因?yàn)槲覀冎恍枰吹偷刂返淖止?jié)存儲(chǔ)，然后解引用指向第一個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)的內(nèi)容，
return (*(char*)&i);
}
int main()
{
//判斷
int ret = check_sys();
if (ret == 1)
{
printf("小端\n");
}
else
{
printf("大端\n");
}
return 0;
}
習(xí)題2：
以下代碼輸出什么？
#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;
}
且看分析：
重點(diǎn)來分析這個(gè)unsigned char c
所以，最終的結(jié)果為-1 -1 255
習(xí)題3：
#include <stdio.h>
int main()
{
char a = -128;
printf(“%u\n”,a);
return 0;
}
%u：打印無符號(hào)整型，認(rèn)為內(nèi)存中存放的補(bǔ)碼對(duì)應(yīng)的是一個(gè)無符號(hào)數(shù)。
%d：打印有符號(hào)整型，認(rèn)為內(nèi)存中存放的補(bǔ)碼對(duì)應(yīng)的是一個(gè)有符號(hào)數(shù)。
-128存儲(chǔ)在內(nèi)存中的補(bǔ)碼為1000 0000(截?cái)?，打印無符號(hào)整數(shù)時(shí)，整型提升，char為有符號(hào)數(shù)，高位補(bǔ)符號(hào)位，即11111111 11111111 11111111 10000000，由于是打印無符號(hào)的整型，所以就是打印這個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制
我們用計(jì)算器，可以算出，這個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制是4294967168，打印結(jié)果是否如我們所想呢？
我們發(fā)現(xiàn)，確實(shí)如此。
習(xí)題3：
#include <stdio.h>
int main()
{
char a = 128;
printf(“%u\n”,a);
return 0;
}
這里的a在內(nèi)存中存儲(chǔ)的是1000 0000（截?cái)啵?，打印時(shí)高位補(bǔ)符號(hào)位，這里由于發(fā)生了截?cái)?，符?hào)位變成了1，所以整形提升后的補(bǔ)碼為：11111111 11111111 11111111 10000000，打印結(jié)果依然是那個(gè)很大的數(shù)字。
習(xí)題4：
int i= -20;
unsigned int j = 10;
printf(“%d\n”, i+j);
//按照補(bǔ)碼的形式進(jìn)行運(yùn)算，最后格式化成為有符號(hào)整數(shù)
習(xí)題5：
unsigned int i;
for(i = 9; i >= 0; i - -)
{
printf(“%u\n”,i);
}
這里，我們注意，i為無符號(hào)整型，前面正常打印，9 8 7 6 5 4 3 2 1 0，但是當(dāng)i=0的時(shí)候，執(zhí)行完打印命令后還會(huì)進(jìn)行i- -，i此時(shí)變成了-1，注意！i是無符號(hào)整形，-1對(duì)應(yīng)的無符號(hào)整數(shù)是一個(gè)很大的正數(shù)，所以循環(huán)還會(huì)一直進(jìn)行下去，陷入死循環(huán)！
相信到這里，應(yīng)該對(duì)整形的存儲(chǔ)有了較為清晰的認(rèn)識(shí)。接下來講解以下浮點(diǎn)型是如何在內(nèi)存中存儲(chǔ)的。
4. 浮點(diǎn)型在內(nèi)存中的存儲(chǔ)
像float、double、long double…都屬于浮點(diǎn)型，接下來將探究浮點(diǎn)型是如何在內(nèi)存中存儲(chǔ)的。
先來看這樣一段代碼：
int main()
{
int n = 9;
float *pFloat = (float *)&n;
printf("n的值為：%d\n",n);
printf("*pFloat的值為：%f\n",*pFloat);
*pFloat = 9.0;
printf("num的值為：%d\n",n);
printf("*pFloat的值為：%f\n",*pFloat);
return 0;
}
看到這個(gè)結(jié)果，相信很多人和我一樣都很吃驚，那么為何會(huì)這樣呢？且聽以下講解
根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)IEEE（電氣和電子工程協(xié)會(huì)） 754，任意一個(gè)二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)V可以表示成下面的形式：
(-1)^S * M * 2^E
(-1)^S表示符號(hào)位，當(dāng)S=0，V為正數(shù)；當(dāng)S=1，V為負(fù)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。
具體是什么意思呢？
舉例來說：
十進(jìn)制的5.0，寫成二進(jìn)制是 101.0 ，相當(dāng)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(jìn)制的-5.0，寫成二進(jìn)制是 -101.0 ，相當(dāng)于 -1.01×2^2 。那么，S=1，M=1.01，E=2。
再舉個(gè)例子：
v=5.5
二進(jìn)制101.1 即1.011*2^2，S=0,M=1.011,E=2
IEEE 754規(guī)定：
對(duì)于32位的浮點(diǎn)數(shù)，最高的1位是符號(hào)位s，接著的8位是指數(shù)E，剩下的23位為有效數(shù)字M。
什么意思呢？具體如下：
對(duì)于64位的浮點(diǎn)數(shù)，最高的1位是符號(hào)位S，接著的11位是指數(shù)E，剩下的52位為有效數(shù)字M。
IEEE 754對(duì)有效數(shù)字M和指數(shù)E，還有一些特別規(guī)定。
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(jì)算機(jī)內(nèi)部保存M時(shí)，默認(rèn)這個(gè)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(shí)候，只保存01，等到讀取的時(shí)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(diǎn)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。
舉個(gè)例子，也就是說，在存儲(chǔ)5.5即101.1時(shí)，M=1.011,但是存儲(chǔ)時(shí)只存儲(chǔ)1后面的011，等讀取的時(shí)候，再給011加上1即可1.011
至于指數(shù)E，情況就比較復(fù)雜。
首先，E為一個(gè)無符號(hào)整數(shù)（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(jì)數(shù)法中的E是可以出現(xiàn)負(fù)數(shù)的，所以IEEE 754規(guī)定，存入內(nèi)存時(shí)E的真實(shí)值必須再加上一個(gè)中間數(shù)，對(duì)于8位的E，這個(gè)中間數(shù)是127；對(duì)于11位的E，這個(gè)中間數(shù)是1023。比如，2^10的E是10，所以保存成32位浮點(diǎn)數(shù)時(shí)，必須保存成10+127=137，即10001001。
舉個(gè)例子，假如存儲(chǔ)float 5.5，還有double -5.5，應(yīng)該這樣存儲(chǔ)：
具體真的是這樣存儲(chǔ)的嗎，我們來驗(yàn)證一下，就拿上面的5.5來說，存儲(chǔ)的二進(jìn)制為：
0100 0000 1011 0000 0000 0000 0000 0000 轉(zhuǎn)換成16進(jìn)制即
40 b0 00 00
我們前面已經(jīng)知道，vs是小端存儲(chǔ)，所以存儲(chǔ)的應(yīng)該是00 00 b0 40 ，我們通過調(diào)試來驗(yàn)證一下：
由此可見，確實(shí)如此！
那么，該如何讀取呢？指數(shù)E從內(nèi)存中取出還可以再分成三種情況：
1、E不是全0，也不是全1
讀取時(shí)先將E-127（1023）,然后在前面有效數(shù)字M前面加個(gè)1
就比如讀取上面的0 10000001 011 0000 0000 0000 0000 0000
首先S=0，E-127得到2，然后再011前面加個(gè)1，即1.011
就可以寫成（-1）^01.0112 ^2 即1.011*2 ^2
也就是101.1，轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制5.5
2、E全為0
這時(shí)，浮點(diǎn)數(shù)的指數(shù)E等于1-127（或者1-1023）即為真實(shí)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。
因?yàn)?127+127才等于0，也就是00000000，即E=-127，也就是說原本的數(shù)是寫成x.xxx*2^-127，這個(gè)數(shù)已經(jīng)非常非常非常非常小了，2的-127次方，無限趨近于0
3、E全為1
這時(shí)，如果有效數(shù)字M全為0，表示±無窮大（正負(fù)取決于符號(hào)位s）
大家來想一下，128+127=255，也就是E全為1，即11111111，也就是說E=128,即原來的數(shù)是x.xx*2^128，這個(gè)數(shù)如果是正數(shù)，就超級(jí)超級(jí)超級(jí)大，趨近于正無窮，如果是個(gè)負(fù)數(shù)，就非常非常小，趨近于負(fù)無窮！
學(xué)完后我們回過頭來再來看那個(gè)題：
首先，n的二進(jìn)制數(shù)為：
00000000000000000000000000001001（原、反、補(bǔ)）
然后第一個(gè)打印，%d打印出來9，沒毛病
第二個(gè)打印，這里pFloat指向的是n的地址，也就是這個(gè)二進(jìn)制數(shù)，而以浮點(diǎn)型的視角來看待這塊二進(jìn)制數(shù)，這里的0就表示S,00000000表示E，后面的表示M，
這里E為全0，在上面就講到了，當(dāng) E為全0時(shí)表示的是一個(gè)無限接近0的數(shù)字0.0000000000000000000000000000000…，所以打印出來的是0.00000000
后面pFloat=9.0，這里我們寫出它存儲(chǔ)的二進(jìn)制位
9.0二進(jìn)制：1001.0，即1.0012^3
S=0,M=1.001,E=3
所存儲(chǔ)的二進(jìn)制應(yīng)為：
0 10000010 001 00000000000000000000
而假如以%d形式打印，我們就要把這個(gè)二進(jìn)制數(shù)看成是補(bǔ)碼
而看成補(bǔ)碼的話，0符號(hào)位為正，原反補(bǔ)相同，所以對(duì)應(yīng)原碼為
01000001000100000000000000000000
而這個(gè)原碼對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)為：1,091,567,616
所以第三個(gè)打印為1,091,567,616
第四個(gè)打印是以%f打印，打印浮點(diǎn)型小數(shù)，所以打印結(jié)果還是9.0
因此，輸出結(jié)果為：9
0.00000000
1,091,567,616
9.0
結(jié)果確實(shí)如此，以上為數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存儲(chǔ)詳解，期待您的支持！文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-826752.html
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