C语言数据存储详解

目录

• 一、数据类型
• 二、整型在内存中的存储
• 1.原码、反码、补码
• 大小端介绍
• 三、浮点型在内存中的存储
• 1.举一个浮点数存储的例子：
• 2.浮点数存储规则：
• 总结

一、数据类型

char：字符数字类型。有无符号取决于编译器，大部分编译器有符号(signed char)

而short、int、long都是有符号的。

unsigned char c1=255;内存中存放二进制的补码：11111111 都是有效位，没有符号位

char c2=255;结果为-1

同理可推出short、int等

二、整型在内存中的存储

1.原码、反码、补码

原码：将二进制按照正负数的形式翻译成二进制

反码：将原码的符号位不变，其他位依次按位取反

补码：反码+1

**对于整型来说：数据存放在内存中的是补码。**使用补码，可以将符号位和数值域统一处理。

大小端介绍

1.大端字节序存储：是指数据的低位保存在内存的高地址中，数据的高位保存在内存的低地址中。

2.小段字节序存储：是指数据的低位保存在内存的低地址中，数据的高位保存在内存的高地址中。

例1：

#include<stdio.h>int main(){//输出什么？//有符号数整型提升：根据符号位提升高位//无符号数整型提升：高位补0char a = -1;     //11111111//11111111111111111111111111111111//11111111111111111111111111111110//10000000000000000000000000000001  原码signed char b = -1; //与a相同unsigned char c = -1; //11111111//00000000000000000000000011111111//00000000000000000000000011111111//00000000000000000000000011111111//%d 以有符号数进行打印printf("a=%d,b=%d,c=%d", a, b, c); //a=-1,b=-1;c=255return 0;}

例2：

以无符号数形式打印，无原码补码反码概念，该补码就是打印出的数字

例3：

例4：

int main(){char a[1000];int i;for (i = 0;i < 1000;i++){a[i] = -1 - i;}printf("%d", strlen(a)); //255return 0;}

当a[i]到第255个数字时停止，因为i到254时a[i]为0，即\0

三、浮点型在内存中的存储

1.举一个浮点数存储的例子：

2.浮点数存储规则：

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V可以表示成下面的形式：

(-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。

举例来说：

十进制的5.0，写成二进制是 101.0 ，相当于 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。

十进制的-5.0，写成二进制是 -101.0 ，相当于 -1.01×2^2 。那么，s=1，M=1.01，E=2。

IEEE 754规定：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。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。

IEEE 754对有效数字M和指数E，还有一些特别规定。

前面说过， 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。

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，等于可以保存24位有效数字。

至于指数E，情况就比较复杂。

首先，E为一个无符号整数（unsigned int）

这意味着，如果E为8位，它的取值范围为0255；如果E为11位，它的取值范围为02047。但是，我们知道，科学计数法中的E是可以出现负数的，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。
然后，指数E从内存中取出还可以再分成三种情况：

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（1/2）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，而尾数1.0去掉整数部分为0，补齐0到23位00000000000000000000000，则其二进制表示形式为: 0 01111110 00000000000000000000000

E全为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。这样做是为了表示±0，以及接近于0的很小的数字。

E全为1：

这时，如果有效数字M全为0，表示±无穷大（正负取决于符号位s）

下面，让我们回到一开始的问题：为什么 0x00000009 还原成浮点数，就成了 0.000000 ？

首先，将 0x00000009 拆分，s=0，E=00000000 ，最后23位的有效数字M=000 0000 0000 0000 0000 1001。

由于指数E全为0，所以符合上一节的第二种情况。因此，浮点数V就写成：

V=(-1)^0 × 0.00000000000000000001001×2(-126)=1.001×2(-146)

显然，V是一个很小的接近于0的正数，所以用十进制小数表示就是0.000000。

第二部分：9.0 -> 1001.0 ->(-1)01.00123 -> s=0, M=1.001,E=3+127=130

那么，第一位的符号位s=0，有效数字M等于001后面再加20个0，凑满23位，指数E等于3+127=130， 即10000010。

所以，写成二进制形式，应该是s+E+M，即0 10000010 001 0000 0000 0000 0000 0000

这个32位的二进制数，还原成十进制，正是 1091567616

总结

本篇文章就到这里了，希望能够给你带来帮助，也希望您能够多多关注我们的更多内容!