【C语言】整数和浮点数在内存中的存储

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这次的内容是比较底层的奥，对于理解编程很重要~

整数浮点数在内存中的存储

• 一、 整数在内存中的存储
• 二、大小端字节序和字节序判断
• • 大小端的概念
  • • 一道简单关于大小端排序的百度面试题
    • 三、简单理解数据类型存储范围
    • • 例一
      • 例二
      • 例三
      • 例四
      • 例五
      • 例六
      • 四、 浮点数在内存中的存储
      • • 1、关于有效数字M
        • 2、关于指数E

          一、 整数在内存中的存储

          详情请见拙文 【C语言】中的位操作符和移位操作符，原码反码补码以及进制之间的转换

          其中详细介绍了整数在内存中的存储是依靠原反补码存储实现的

          二、大小端字节序和字节序判断

          首先声明我使用的编译器是vs2022，大小端存储取决于编译器的类型，不同编译器的存储数据是大端还是小端可能会有所不同

          我们先来看一下这个

          #include 
          int main()
          {
          	int a = 0x11223344;
          	return 0;
          }
          

          调试

          框中输入&a，得到a中存储的数据时44332211，这里我们会有疑问：为什么不是11223344呢，怎么会是倒着存储的呢？

          

          大小端的概念

          大端存储：数据的低位字节内容保存在内存的高地址处，而数据的高位字节内容，保存在内存的低地址处

          小端存储：数据的低位字节内容保存在内存的低地址处，而数据的高位字节内容，保存在内存的高地址处

          一道简单关于大小端排序的百度面试题

          #include 
          int func()
          {
          	int i = 1;
          	return (*(char*)&i);
          }
          int main()
          {
          	int ret = func();
          	if (ret == 1)
          	{
          		printf("⼩端\n");
          	}
          	else
          	{
          		printf("⼤端\n");
          	}
          	return 0;
          }
          

          这个程序可以判断你使用的机器的字节序是大端还是小端

          三、简单理解数据类型存储范围

          例一

          我们知道每一个数据类型都有其对应的存储数据的范围，而这个数据类型为什么会是这样的范围，下面一个例题我们来讲到

          #include 
          int main()
          {
          	char a = -1;
          	signed char b = -1;
          	unsigned char c = -1;
          	printf("a=%d,b=%d,c=%d", a, b, c);
          	return 0;
          }
          

          signed char类型的范围是-128~127

          unsigned char类型的范围是0~255

          我们直接看结果：

          

          这里通过观察我们可以发现我所使用的vs2022编译器中char默认为signed char ，而且-1的unsigned char 输出结果为255，这是因为我们计算机在存储数据时是以下图来进行存储的：

          

          我们把这个圆看作是一个钟表，数据在进行加一时，表针顺时针移动，指向下一个数字，再进行减一时，表针逆时针移动，指向上一个数字，那么在因为在unsigned char中，-1是没有定义的，它就会等于0-1，即零逆时针移动一个数字，即255

          当然这些数字是二进制存储的，我用十进制写出来是为了方便

          同理，下面这个程序与上个程序道理相同：

          #include 
          int main()
          {
          	char a = -128;
          	printf("%u\n", a);
          	return 0;
          }
          

          

          例二

          #include 
          int main()
          {
          	char a = 128;
          	printf("%u\n", a);
          	return 0;
          }
          

          

          

          这个结果是怎么来的呢，我们逐步分析一下

          首先char 类型的-128的二进制：10000000 00000000 00000000 10000000，char类型在存储时使用一个字节也就是8bit，存入a的数据是10000000，打印一个%u也就是无符号整型，此时我们要先进行整型提升，第一位不被认为是符号位，变成11111111 11111111 11111111 10000000，也就是上图所示的数字

          例三

          我们把数字稍微改一下，改成无符号的128

          #include 
          int main()
          {
          	char a = 128;
          	printf("%u\n", a);
          	return 0;
          }
          

          

          我们发现结果相同，这是为什么呢？我们一步一步来验证一下：

          char类型的128的二进制为00000000 00000000 00000000 10000000，存入a的数据为100000000，当过程进行到这里我们发现了a的数据是相同的，后边的步骤也是相同的，因为是无符号整数，所以先整型提升并且第一位不为符号位，补第一位，变成11111111 11111111 11111111 10000000，即相同数字，这告诉我们：在char的内存当中-128与128是等价的，当然char类型范围中没有128，这就避开了两者相同的尴尬情况

          例四

          #include 
          int main()
          {
          	char a[1000];
          	int i;
          	for (i = 0; i  
          这个题的本质与例一相同，char 类型的取值范围为-128~127
          因为 ‘\0’ 的ASCII码值为0，所以在a[i]第一次为0时strlen会检测到 ‘\0’ 并终止执行，所以最终的结果便是255
           
          例五
           
          #include 
          unsigned char i = 0;
          int main()
          {
          	int count = 0;
          	for(i = 0; i 
          		count++;
          	}
          	printf("%d", count);
          	return 0;
          }
          
          	int a[4] = { 1, 2, 3, 4 };
          	int* ptr1 = (int*)(&a + 1);
          	int* ptr2 = (int*)((int)a + 1);
          	printf("%x,%x", ptr1[-1], *ptr2);
          	return 0;
          }