C++浅析数据在内存中如何存储

目录

• 一、数据类型
• 二、原码反码补码
• 三、大小端
• 整型提升

一、数据类型

数据类型有7种：

char            字符型  
   short          短整型 
   int               整型
   long            长整型
   long long    更长整型
   float            单精度浮点数 
   double        双精度浮点数

二、原码反码补码

计算机中的整数有三种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，符号位都是用0表示’正”，用1表示"负”，而数值位正数的原、反、补码都相同。

负整数的三种表示方法各不相同.

原码：是直接将数值按照正负数的形式翻译成二进制得到原码。

反码：原码的符号位不变，其他位依次按位取反得到反码。

补码：反码加1，得到补码。

计算例子：如图

计算a+b：

a是正数，原码等于补码：00000000 00000000 00000000 00000111

b是负数，原码：10000000 00000000 00000000 00001010

反码：111111111 11111111 11111111 11110101

补码：11111111 11111111 11111111 11110110

a+b的补码分别相加得到：11111111 11111111 11111111 11111101

而打印的是%d即有符号整型，要把它转化为原码，减一取反的到原码：

10000000 00000000 00000000 00000011 再化为10进制就是-3

看下运行结果：

三、大小端

数据在内存中有两种存储方式一个是大端模式一个是小端模式。

在计算机系统中，以字节为单位的，每个地址单元对应着一个字节，一个字节为8bit。但在C语言中除了8 bit的char之外，还有16 bit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位或者32位的处理器，由于奇存器宽度大于一个字节，那么心然存在着一个如何将多个字节安排的问题。这导致了大端存储模式和小端存储模式。

我们如何判断当前机器的字节顺序：

#include<stdio.h>
int is_sys()
{
	int a = 1;
	return (*(char *)&a);
}
int main()
{
	int ret = is_sys();
	if (ret == 1)
	{
		printf("小端\n");
	}
	else
	{
		printf("大端\n");
	}
	return 0;
}

取一个整型数1,补码：0000000 0000000 00000000 00000001，要判断它哪种存储模式，只需要拿出第一个字节，因为低位放在高地址处时是大端，低位放在低地址处时小端，取地址先转化为字符型指针保证拿出一个字节 ，再解引用取出内容，如果是1就是小端，反之是大端。

整型提升

C的整型算术运算总是至少以缺省整型类型的精度来进行的。为了获得这个精度，表达式中的字符和短整型操作数在使用之前被转换为普通整型，这种转换称为整型。

我们用字符类型存储数据会发生截断，因为一个数是四个字节，字符型只能存储一个字节，截断之后看当前符号位：

对于有符号类型，如果是1就把1之前的位补全1进行整型提升，如果是0就把0之前的位补全0进行整型提升。

对于无符号类型，直接补全0.

（1）我们看如下例子就能很好理解：

#include<stdio.h>
int main()
{
	char a = -2;
	unsigned char b = -10;
	printf("%d %d", a,b);
}

a=-2，原码：10000000 0000000 00000000 00000010

反码： 11111111 11111111 11111111 11111101

补码： 11111111 11111111 11111111 11111110

但是a是字符型只能存一个字节，会发生截断只取低位的一个字节即：11111110

而我们打印的是有符号整型%d，会发生整型提升，因为它是负的，所以在前面补1

11111111 11111111 11111111 11111110，而打印的是原码，所以再转换为原码。减一取反：10000000 00000000 00000000 00000010 结果是-2

b=-10，原码：10000000 00000000 00000000 00001010

反码： 11111111 11111111 11111111 11110101

补码 ：11111111 11111111 11111111 11110110

同上截断之后：11110110 因为他是无符号整型在前面补0：

00000000 00000000 00000000 11110110.直接是原码打印结果是246.

再验证下结果：

（2）另外%u是打印无符号整型。也是被截断之后看原来的数是否有符号，如果有符号不补1或补0，无符号直接补0.然后补完之后直接当做原码打印

例如 char=-128

原码：10000000 00000000 00000000 10000000

反码： 11111111 11111111 11111111 01111111

补码： 11111111 11111111 11111111 10000000

因为是字符型拿低位的一个字节 1000000，又因为他是负数补1：

11111111 11111111 11111111 10000000，直接当原码打印 因数太大直接看结果：

（3）再来分析一个：

#include<stdio.h>
int main()
{
	int i = -20;
	unsigned char j = 10;
	unsigned char b = i + j;
	printf("%u", b);
}

i的原码：10000000 00000000 00000000 00010100；

反码： 11111111 1111111 11111111 11101011

补码： 11111111 11111111 11111111 11101100

而j是无整形且字符型值 因为它是正数，原码等于补码：

00000000 00000000 00000000 00001010

两者相加是：11111111 11111111 11111111 11110110

而又存在一个无符号字符型，发生截断：11110110

而打印的是%u直接整型提升补0 补码等于原码 ：

00000000 00000000 00000000 11110110结果是246

看结果：

到此这篇关于C++浅析数据在内存中如何存储的文章就介绍到这了,更多相关C++数据存储内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！