数据的存储

蔚落 2024-03-26 15:06 46阅读 0赞

### 内容： ###

> 1.  数据类型详细介绍
> 2.  整形在内存中的存储与原码、反码、补码
> 3.  大小端字节序介绍及判断
> 4.  浮点型在内存中的存储

### 一、数据类型详细介绍 ###

#### C语言类型： ####

（1）内置类型，如：int char double float等

（2）自定义类型（自己来构造的类型），如：数组，struct, enum, union

#### 类型的意义： ####

（1）使用这个类型开辟内存空间的大小

（2）如何看待内存空间的视角。

#### 类型的基本归类 ####

（1）整型家族:

char ：unsigned char 、signed char（因为char类型存储时存出的是ASCII码值，所以可将其归属与整型家族）

short ：unsigned short \[int\] 、 signed short \[int\] ( \[int\]可以省略 ）

int : unsigned int 、signed int

long：unsigned long \[int\] 、 signed long \[int\]

（2）浮点型家族:

float 、double

（3）构造类型:

数组类型 、结构体类型 struct 、枚举类型 enum 、联合类型 union

（4）指针类型：

int\*p 、char\*p 、float\*p 、double\*p 、void\*p

（5）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。

### 二、整型在内存中的存储 ###

（1） 计算机中的整型有三种2进制表示方法，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，符号位用0表示“正”，用1表示“负"。

正数的原、反、补码都相同 ，正数的原、反、补码不同，需进行计算。

（2）原码、反码、补码：

原码： 直接将数值按照正负数的形式翻译成二进制就可以得到原码。

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反码。

补码： 反码+1就得到补码。

注： 对于整型来说：数据存放内存中其实存放的是补码。CPU只有加法器，使用补码，可以将符号位和数值位统 一处理。

### 三、大小端字节序介绍及判断 ###

（1）什么是大端(小端)存储模式：

大端（存储）模式：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。（也称大端字节序存储模式）

小端（存储）模式：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。（也称小端字节序存储模式）

（2）为什么会有大小端模式之分：

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8bit。但是在C语言中除了8bit的char之外，还有16bit的short型，32bit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。

![8e8af24b25f660cabb97f42d465b6635.jpeg][]

### 四、浮点型在内存中的存储 ###

根据国际标准IEEE（电气和电子工程协会） 754，任意一个二进制浮点数可以表示成下面的形式：

(-1)^S \* M \* 2^E

1.  (-1)^S表示符号位，当S=0，这个二进制浮点数为正数；当S=1，为负数。
2.  M表示有效数字，大于等于1，小于2。
3.  2^E表示指数位

IEE754规定：

1.单精度浮点数：对于32位的浮点数，最高的1位是符号位S，接着的8位是指数E，剩下的23位为有效数字M

2.双精度浮点数：对于64位的浮点数，最高的1位是符号位S，接着的11位是指数E，剩下的52位为有效数字M

![13b564d6afa93ed78f5a5984b48defb0.jpeg][]

IEEE 754对有效数字M和指数E，还有一些特别规定。

对于M：

因为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，所以 IEEE 754规定，在计算机内部保存M时，默认这个数的第一位总是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，相当于可以保存24位有效数字

对于E ：

E为一个无符号整数（unsigned int），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，科学计数法中的E是可以出现负的，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。比如，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。

指数E从内存中取出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。 比如：0.5的二进制形式为0.1，由于规定正数部分必须为1，即将小数点右移1位，则为 1.0\*2^(-1)，其阶码为-1+127=126，表示为 01111110，而M中1.0去掉整数部分后为0，补足23位后为00000000000000000000000，则其二进制表示形式为: 00111111000000000000000000000000

（2）E为全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不再加上第一位的1，而是还原为0.xxxxxx的小数。此时为正负无限接近于0的很小的数字。 如：0 00000000 01100000000000000000000 表示为：0.011\*2^-126

（3）E为全1

此时表示正负无穷大。

如: float a=5.5; 转化为二进制是101.1 ， 可转化为 (-1)^0\*1.011\*2^2

即：S=0 , M=1.011 , E=2

在内存中存储为：01000000101100000000000000000000 ，解释如下：

![0da5b4ee915cb3d3f5b01e5d29f89eba.jpeg][]

[8e8af24b25f660cabb97f42d465b6635.jpeg]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/26/7c65ce1e42f7469e99d1664d4c43cbf8.png
[13b564d6afa93ed78f5a5984b48defb0.jpeg]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/26/c036de54a12e46b3af491b22e37732e5.png
[0da5b4ee915cb3d3f5b01e5d29f89eba.jpeg]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/26/3836c15046a74a30a1441e138032dcb9.png