C语言数据类型和存储
1、C语言中,类型的基本归类
1)基本数据类型
2)构造数据类型
3)指针类型
4)空类型四大类
类型的意义:
1)使用这个类型开辟内存空间的大小(大小决定了使用范围)。
2)类型决定了如何看待内存空间的视角。
2、基本数据类型
常用数据类型
整型数据是指不带小数的数字int、short int、long int、unsigned int、unsigned short int、unsigned long int
浮点数家族
float
double
long double
构造类型
数组类型
结构体类型 struct
枚举类型 enum
联合类型 union
指针类型
int *pi;
char *pc;
float* pf;
void* pv;
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。
基本数据类型所占空间的大小
printf("%d\n", sizeof(char)); //1字节,8个比特位
printf("%d\n", sizeof(short)); //2字节,16个比特位
printf("%d\n", sizeof(int)); //4字节,32个比特位
printf("%d\n", sizeof(long)); //4字节
printf("%d\n", sizeof(long long)); //8字节
printf("%d\n", sizeof(float)); //4字节
printf("%d\n", sizeof(double)); //8字节
3、整型在内存中的存储
变量的创建是要在内存中开辟空间的。空间的大小是根据不同的类型而决定的,那么数据在所开辟内存中到底是如何存储的?
计算机中的整数有三种表示方法,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”。
原码:直接将二进制按照正负数的形式翻译成二进制就可以。
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了。
补码:反码+1就得到补码。
正数的原、反、补码都相同。负整数的三种表示方法各不相同。
对于整型来说:数据存放内存中其实存放的是补码。
为什么呢?在计算机系统中,数值(整数)一律用补码来表示和存储。原因在于,使用补码,可以将符号位和数值域统一处理;同时,加法和减法也可以统一处理(CPU只有加法器)。此外,补码与原码相互转换,其运算过程是相同的,不需要额外的硬件电路。
4、浮点型在内存中的存储
浮点数家族包括: float、double、long double 类型。浮点数表示的范围在float.h中定义。
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。二进制中不可能存在2。
- 2^E表示指数位。
存储浮点数
首先要把十进制浮点数写成二进制表示形式,小数点前和小数点后分别写成二进制形式,再转换成科学计数法表示形式,(-1)^S * M * 2^E,得到S、M、E。
例:
//9.0
//1001.0
//(-1)^0 * 1.001 * 2^3
有效数字大于等于1,小于2。所以此处的有效数字是1.001,小数点左移三位。又因为是二进制,所以乘2^3。(十进制,乘10^3)
S = 0,M = 1.001,E = 3
E为一个无符号整数(unsigned int),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。
E + 127 = 130,所以真正存到内存的E是130
浮点数存储的时候把S、M、E存储上就行,取出的时候按照浮点数表示形式还原成浮点型数据
IEEE 754规定
对于32位的浮点数,存储最高的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,存储最高的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。
有效数字M
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0~255;如果E为11位,它的取值范围为0~2047。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,E是10,所以保存成32位浮点数时,必须保存成10+127=137,即10001001。
5、大小端介绍
什么大端小端?
数据在内存中存储字节的顺序。描述的是每一个字节为单位时的存储顺序,而不是二进制位的顺序,讨论的是字节顺序的问题。
大端字节序(存储)模式,是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。
小端字节序(存储)模式,是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。
为什么有大端和小端?
为什么会有大小端模式之分呢?这是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8 bit的char之外,还有16 bit的short型,32 bit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。
例,数字在内存中的存储。
0x11223344,首先明确,44是数字的最低位(如123,3是最低位)。内存地址是由左侧低地址到右侧高地址。
11 22 33 44 存储是数据的高位保存在内存的低地址,数据的低位保存在内存的高地址,属于大端存储模式
44 33 22 11 存储是数据的低位保存在内存的低地址,数据的高位保存在内存的高地址,属于小端存储模式
6、判断当前计算机的大小端存储
//方法1,利用指针
//int check_sys()
//{
// int a = 1;
// //返回1,表示小端
// //返回0,表示大端
// return *(char*)&a;
//}
//方法2,利用联合体
int check_sys()
{
union
{
char c;
int i;
}u;//匿名联合体,直接创建变量
u.i = 1;
//返回1,表示小端
//返回0,表示大端
return u.c;
}
int main()
{
int ret = check_sys();
if (1 == ret)
{
printf("小端\n");
}
else
{
printf("大端\n");
}
return 0;
}
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