C語言數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存儲流程深入分析
前言
C語言中有char、short、int、long、long long、float和doubole這些數(shù)據(jù)類型。這些數(shù)據(jù)類型也叫內(nèi)置類型。
所占存儲空間的大?。?/p>
| 數(shù)據(jù)類型 | 所占存儲空間的大小 |
|---|---|
| char | 1個字節(jié) |
| int | 4個字節(jié) |
| short | 4個字節(jié) |
| long | 4個字節(jié) |
| long long | 32位平臺下占4個字節(jié) ,64位平臺下占8個字節(jié) |
| float | 4個字節(jié) |
| double | 8個字節(jié) |
類型的基本分類
整型
整型一共有char、int、short、long和long long這五種類型。
char類型的數(shù)據(jù)在內(nèi)存中存放的是ASCII碼值,是整型,所以也被當成整型。
這些整型都分為有符號的整型和無符號的整型,具體可以看下面:
int a = 5; signed int b;//有符號的整型 unsigned int c;//無符號的整型
signed是有符號的,unsigned是無符號的。
平時我們定義變量時,一般都不會加前面,只是int 變量名 = 數(shù)據(jù),其實這就相當于signed int 變量名 = 數(shù)據(jù)。
注意 \color{#FF0000}{注意} 注意 :但是char這個類型比較特殊,在C語言的標準中,沒有定義char到底是有符號的還是無符號的,取決于編譯器。
關于無符號和無符號:
前面我們說到了int類型在內(nèi)存中占4個字節(jié),1個字節(jié)就是8個bit。
比特位即bit,是計算機最小的存儲單位。以0或1來表示比特位的值(二進制表示)。

10的二進制序列就如圖所示,其中第一位是符號位,0代表正數(shù),1代表負數(shù)
浮點數(shù)
浮點數(shù)有float和double,一般用來表示小數(shù)。
float的表示精度低,存儲數(shù)值范圍較小。
double的表示精度高,存儲數(shù)值范圍較大。
自定義類型
自定義類型有數(shù)組類型、結(jié)構(gòu)體類型、枚舉、聯(lián)合體、指針類型和空類型(void)。在這就不一一詳細講了。
整型在內(nèi)存中的存儲
在了解整型在內(nèi)存中的存儲前,先了解一個計算機的原碼、反碼、補碼。
原碼、反碼、補碼
數(shù)值表示形式有:二進制、八進制、十進制和十六進制。
整數(shù)的二進制也有三種表達形式:原碼、反碼、補碼。
整數(shù)中:
正數(shù)的原碼反碼補碼相同
負數(shù)的原碼反碼補碼是需要計算的
- 原碼:整數(shù)的二進制序列(注意符號位)
- 反碼:符號位不變,其它位按位取反就是反碼(0變1,1變0)
- 補碼:反碼加1就是補碼
整型在內(nèi)存中存放的是補碼
接下來來驗證內(nèi)存中存放的是補碼:

我定義了一個a變量,值為-10. 原碼反碼和補碼也給大家了,因為正整數(shù)的原碼、反碼和補碼相同,所以不用正整數(shù)驗證。接下來讓我們來用編譯器來調(diào)試并監(jiān)視來觀察內(nèi)存,來看看整型在內(nèi)存中是如何存儲的。

看上圖,雖然這里面看到的是十六進制,但不要認為是以十六進制存儲的,但本質(zhì)存的還是二進制序列。由此我們可以得出內(nèi)存中存放的是補碼。
大端和小端
我們看到上圖a的地址和我們寫的十六進制序列是反著的,為什么?這就是大小端的問題了。
大端(存儲)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)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。
如何判斷編譯器是大端還是小端
int main()
{
int a = 1;
if(*(char*)&a == 1)
{
printf("小端")
}
else
{
printf("大端")
}
}
如果是小端存儲存儲的順序應該是01 00 00 00 大端的話是00 00 00 01
我們對a進行取地址,然后強轉(zhuǎn)成char類型的指針然后再進行解引用,因為強制類型轉(zhuǎn)換了,所以只能訪問1個字節(jié)的地址,如果得到的1就是小端,0就是大端。
浮點數(shù)在內(nèi)存中的存儲
根據(jù)國際標準IEEE(電氣和電子工程協(xié)會)754,一個浮點數(shù) (Value) 的表示其實可以這樣表示:

也就是浮點數(shù)的實際值,等于符號位(sign bit)乘以指數(shù)偏移值(exponent bias)再乘以分數(shù)值(fraction)。
簡單來說就是對于浮點數(shù)在內(nèi)存中的存儲,無論是float(32位浮點數(shù))還是double(64)位浮點數(shù)(S),都有符號位(Exp),指數(shù)位和有效數(shù)字位(Fraction)。

對于float這種32位浮點數(shù)來說,指數(shù)位占8個bite位,有效數(shù)字位占23個bite位
對于double這種64位浮點數(shù)來說,指數(shù)位占11個bite位,有效數(shù)字位占52個bite位
符號位都是占1個bite位。
其中因為浮點數(shù)的小數(shù)部分,用二進制中難以存儲,就會存在精度不準的問題。
單精和雙精浮點數(shù)的有效數(shù)字分別是有存儲的23和52個位,加上最左手邊沒有存儲的第1個位,即是24和53個位。

由以上的計算,單精和雙精浮點數(shù)可以保證7位和15位十進制有效數(shù)字。
總結(jié)
對于數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存儲,大家還是要重點掌握原碼、反碼和補碼的,要會計算,然后是浮點數(shù)的存儲方式,可以把它當成一個拓展知識來了解,拓展一下眼界,如果真要熟練掌握浮點數(shù)的存儲規(guī)則是要研究很多東西的,大家感興趣也可以去看一下國際標準IEEE754。
到此這篇關于C語言數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存儲流程深入分析的文章就介紹到這了,更多相關C語言數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存儲內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家!
相關文章
C++實現(xiàn)LeetCode(14.最長共同前綴)
這篇文章主要介紹了C++實現(xiàn)LeetCode(14.最長共同前綴),本篇文章通過簡要的案例,講解了該項技術(shù)的了解與使用,以下就是詳細內(nèi)容,需要的朋友可以參考下2021-07-07

