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數(shù)據(jù)類型介紹

整形在內(nèi)存中的存儲

1.原碼、反碼、補碼

2.大端小端介紹

為什么會存在大端小端呢？

3.char型???????

4.浮點數(shù)存儲規(guī)則

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*本文內(nèi)容主要來源于網(wǎng)絡與自己的學習筆記

?數(shù)據(jù)類型介紹

1.C語言基本內(nèi)置類型

char? ?????????//字符型

short? ? ? ? ? //短整形

int? ? ? ? ? ? ? //整形

long? ? ? ? ? ?//長整型

long long? ? //更長的整形

浮點數(shù)：

float? ? ? ? ? ? //單精度浮點數(shù)

double ? ? ?//雙精度浮點數(shù)

char

?????unsigned char

?????signed char

short

?????unsigned short [int]

????? signed short [int]

int

????? unsigned int

?????signed int

long

?????unsigned long [int]

?????signed long [int]

指針類型: int* p

?????char*? p

?????float*? p

?????void*? p

(void 表示空類型（無類型）通常應用于函數(shù)的返回類型、函數(shù)的參數(shù)、指針類型)

開辟空間的大小決定了使用范圍

整形在內(nèi)存中的存儲

1.原碼、反碼、補碼

計算機中整數(shù)的表示方法為原、反、補碼三種；

三種表示方法均有符號位和數(shù)值位兩部分，符號位都是用0表示“正”，用1 表示“負”，而數(shù)值位負整數(shù)的三種表示方法各不相同。

正數(shù)的原碼、反碼、補碼相同

原碼：直接將二進制按正負數(shù)形式翻譯為二進制

反碼：將原碼的符號位不變，其他位依次按位取反就可以得到了

補碼：反碼加1得到補碼

例如

對于整型數(shù)據(jù)來說，數(shù)據(jù)是以補碼的形式存入內(nèi)存中的，這是為什么呢？

這樣避免了0的編碼有兩個，同時符號位和有效值位可以一起處理，減法通過加法就可以實現(xiàn)，即簡化了計算機的結構設計也提高了運算速度。

2.大端小端介紹

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。

eg：假如有0x 11 22 33 44要存入內(nèi)存

為什么會存在大端小端呢？

計算機系統(tǒng)中內(nèi)存是以字節(jié)為單位進行編址的，每個地址單元都唯一的對應著1個字節(jié)（8 bit）。這可以應對char類型數(shù)據(jù)的存儲要求，因為char類型長度剛好是1個字節(jié)，但是有些類型的長度是超過1個字節(jié)的，還有16 bit的short型，32 bit的long型。另外，對于位數(shù)大于8位的處理器，例如16位或者32位的處理器，由于寄存器寬度大于一個字節(jié)，那么必然存在著一個如何將多個字節(jié)安排的問題。不同的安排順序?qū)е铝舜蠖舜鎯δＪ胶托《舜鎯δＪ降拇嬖?/p>3.char型

首先舉個例子://輸出什么？

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

結果為：-1，-1,? 255

分析：首先char a=-1，定義了一個有符號的類型（我們先明確a在內(nèi)存中放的是它的補碼）

? 寫出其32位二進制原碼：//10000000000000000000000000000001

?反碼：//11111111111111111111111111111110

?補碼：//11111111111111111111111111111111

??

得到了-1? ?32位的補碼，但是char類型只占一個字節(jié)（8位），

所以只能存8位所以a里就存了8位

b與c與a類似（都為char）存的都是11111111

接著分析：

? 對于a和b，兩者都是有符號數(shù)，最高位1表示其符號，c是無符號數(shù)，最高位的1就沒有表示符號。?到了打印部分將a,b,c以%d的形式輸出，就需要整形提升。

關于整形提升：

整型提升是C程序設計語言中的一項規(guī)定：在表達式計算時，各種整型首先要提升為int類型，如果int類型不足以表示則要提升為unsigned int類型；然后執(zhí)行表達式的運算。

整型提升時是按照變量的補碼被截斷時的最高位是什么進行補位的，如果截斷后最高位（即最左面）的一位數(shù)為 1 則在最高位前補 1 ，如果最高位是 0 則在前面補 0 ，補夠32位即int類型

1.無符號整形提升，高位補0

2.有符號的整形提升，高位補其符號位

---

????????? 對于a和b（這兩者一樣）：將11111111整形提升得到補為 :????????? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ????????????????11111111111111111111111111111111

轉化為反碼：11111111111111111111111111111110

變?yōu)樵a：10000000000000000000000000000001

? 正好就是-1的原碼，所以a和b輸出都是-1。

對于c：由于c為unsigned類型，最高位沒表示符號，所以在整形提升時往高位補0

其補碼為：00000000000000000000000011111111

補完之后其最高位為0，表明為正數(shù)，而正數(shù)的原、反、補碼相同，所以最終以原碼的形式輸出的結果就是11111111的十進制數(shù)255

---

由此，對char類型的內(nèi)存補碼（有符號）：

在內(nèi)存中，從00000000一直到01111111（127）時再加1就變?yōu)榱?0000000，往后最高位的1表示其為負數(shù)，比較特別的10000000為-128，往后10000001（補碼）轉換成原碼是11111111（-127），往后增加就可以得到有符號char的范圍是-128~127.

類似的無符號char：

?

范圍為0~255?

?????

小結：對于有符號char類型，其數(shù)據(jù)從0開始到127（01111111）時再加一來到了10000000（-128），再往后-127，-126。。。。-2，-1,? 0?

---

4.浮點數(shù)存儲規(guī)則

浮點數(shù)與整數(shù)的存儲是有區(qū)別的

首先根據(jù)國際標準IEEE（電氣和電子工程協(xié)會） 754，任意一個二進制浮點數(shù)V可以表示成下面的形式：(-1)^S * M * 2^E

(-1)^s表示符號位，當s=0，V為正數(shù)；當s=1，V為負數(shù)。

M表示有效數(shù)字，大于等于1，小于2。

2^E表示指數(shù)位。

eg：9.0

先將其寫成二進制：1001.0

然后化為：(-1)^0? * 1.001? *2^3

s=0;

M=1.001

E=3

eg2:5.5

101.1

可能比較難理解小數(shù)點后為什么是1，對于這個二進制數(shù)，從右到左權重值為-1->0->1->2這里可以理解為小數(shù)點后1的權重值為-1,而2*1的-1次方為二分之一，就是0.5

(-1)^0 *1.01 *2^2

---

IEEE 754規(guī)定： 對于32位的浮點數(shù)，最高的1位是符號位s，接著的8位是指數(shù)E，剩下的23位為有效數(shù)字M。（float型）

對于64位的浮點數(shù)，最高的1位是符號位S，接著的11位是指數(shù)E，剩下的52位為有效數(shù)字M。

先前，我們知道了(1<=M<=2)M寫成1.xxxx的形式。IEEE 754規(guī)定，在計算機內(nèi)部保存M時，默認這個數(shù)的第一位總是1，因此可以被舍去，只保存后面的 xxxxxx部分。比如保存1.01的時 候，只保存01，等到讀取的時候，再把第一位的1加上去。這樣做的目的，是節(jié)省1位有效數(shù)字。

至于E的存入：它為一個無符號整數(shù)（unsigned int）因此存的只能是正數(shù)。如果E為8位，它的取值范圍為0~255；如果E為11位，它的取值范圍為0~2047。但是，我們 知道，科學計數(shù)法中的E是可以出 現(xiàn)負數(shù)的，所以IEEE 754規(guī)定，存入內(nèi)存時E的真實值必須再加上一個中間數(shù)，對于8位的E，這個中間數(shù) 是127；對于11位的E，這個中間 數(shù)是1023

? E的取出也可分三種情況：

1.E不為全0或1

這時，浮點數(shù)就采用下面的規(guī)則表示，即指數(shù)E的計算值減去127（或1023），得到真實值，再將 有效數(shù)字M前加上第一位的1

2.E全為0

浮點數(shù)的指數(shù)E等于1-127（或者1-1023）即為真實值， 有效數(shù)字M不再加上第一位的1，而是還原為0.xxxxxx的小數(shù)

3.E全為1

如果有效數(shù)字M全為0，表示±無窮大（正負取決于符號位s）

為了理解，接著看一段代碼：

#includeint main()
 {
	 int n = 9;//4byte
	 float* pFloat = (float*)&n;
	 printf("n的值為：%d\n", n);
	 printf("*pFloat的值為：%f\n", *pFloat);

	 *pFloat = 9.0;
	 printf("num的值為：%d\n", n);
	 printf("*pFloat的值為：%f\n", *pFloat);//9.0
	 return 0;
 }

結果為

第一個和最后一個問題不大，問題出在中間兩個，整形以浮點型輸出與浮點型以整形輸出結果都是不一樣的。

分析二三行：

先寫出n的二進制：00000000 00000000 00000000?00001001

打印時我們認為其是以浮點數(shù)的形式打印，對這個二進制數(shù)解讀就會如下

這時其最高位：s--0

? E--00000000（往后8位）為全0，看上面的第二種情況

? M--0000000 00000000?00001001（后23位）

對M：

?0.?0000000 00000000?00001001

對于E（全0）：根據(jù)上文寫成1-127

所以有：(-1)^0? *??0.?0000000 00000000?00001001? *2^-126

0.xxxx再乘2的-126次就基本上可以看成0了，所以第二行輸出0.000000（只呈現(xiàn)后六位）

到第三行：

?將9.0存入數(shù)據(jù)時：

9.0 ->1001.0 ->(-1)^0? * 1.001? *2^3 ->s=0, M=1.001,E=3+127（中間數(shù)）=130

有效數(shù)字E：130換為二進制（10000010）

有效數(shù)字M等于001后面再加20個0，湊滿23位

寫成二進制形式（s+E+M）：

0? ?10000010? ?00100000000000000000000

（二進制補碼）符號位是0，為正數(shù)，原碼與補碼相同，

因此打印的就是該二進制換成的十進制數(shù)，就是1091567616

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