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数据存储，详细讲解

news 来源：原创 2024/5/20 1:50:52

✨数据存储，详细讲解

💜数据类型的介绍：
💙整形的内存存储
- 大小端介绍：
💛浮点数的存储

💜数据类型的介绍：

1.内置类型：

char        //字符数据类型（1）      
short       //短整型（2）           
int         //整形 （4）			 
long        //长整型（4\8）                  
long long   //更长的整形(8)
float       //单精度浮点数(4)
double      //双精度浮点数(8)

注意：这里long在32位机器上占4个字节，64位机器占8字节。
2.自定义类型：

数组类型
结构体类型 struct
枚举类型 enum
联合类型 union

3.指针类型：

int* pi;
char* pc;
float* pf;
void* pv;

4.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。

💙整形的内存存储

我们时常思考数据在内存如何存储，或者说已什么存在，在这里讲给你答案。

例如：
int a = 10；
int b = -10；
//究竟是如何存储的呢？

其实，我们在前文也讲到过，计算机是以地址线的高电压和低电压（就是1或者0）存储信息，所以我们把它运用为二进制，一个正数有三种形式原码、反码、补码。

三码（原码、反码、补码）

原码： 按照一个数的正负，直接写出它的二进制表示形式得到的就是原码----->我们人类的计数常用

反码： 是原码的符号位不变，其他位按位取反，就是反码----->中间过度码

补码： 是反码+1----->计算机内存存储

小贴士：

由于二进制要表示一个四字节的整数，所以会有32位，不方便观看，常常转换为十六进制进行展示（补码），进制转换链接放这里，需要就自取哈---->《进制转换，详解》
为什么整形数据存放是补码呢？
答：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，补码和原码相互转换，其运算过程是相同的，不需要额外的硬件电路。都是取反，加一。
加法运算的演示:

 10----->00000000 00000000 00000000 00001010----补码
-10----->111111111 111111111 111111111 11110110-----补码
 10  + （-10） =  1 00000000 00000000 00000000 00000000；
//但整数只取32位，所以从右向左取32位，则最后的和为0；

正负整数三码原则：

正数正数的原码、反码、补码是相同的
负数负数的原码、反码、补码要经过计算的

在有了上述知识后，我们就正式进入整数存储：

一个sighed int类型（有符号整形）四个字节，也就是32个比特位
符号位：也就是第一个比特位，若为1，则代表着整数为负数，为0，则表示为正数；
所能表示最大范围：-2³¹~~2³¹-1

大小端介绍：

大端（存储）模式：
是指数据的低位保存在内存的高地址，而数据的高位，保存在内存的低地址中；
小端（存储）模式：
是指数据的低位保存在内存的低地址，而数据的高位，保存在内存的高地址中；
大小端存储相当于一个顺序的关系在里面。

举个例子：

百度面试题：

请简述大端字节序和小端字节序的概念，设计一个小程序来判断当前的机械的字节序。
代码：

#include<stdio.h>

int main()
{
	int i = 1;
	//补码16进制 00 00 00 01；
	char* p = (char*)&i;
	//这里采用char*指针来鉴别；
	//分析：
	//如果为大端存储，则存储补码为：00 00 00 01；
	//如果为小端存储，则存储补码为：01 00 00 00；
	//我们通过第一个字节也就可以发现并且证明两者。
	//所以我们强制把i的地址转换为char类型，一个字节；
	//再用char*指针来访问看它的值，如下：
	if (*p == 1)
	{
		printf("小端\n");
	}
	if (*p == 0)
	{
		printf("大端\n");
	}
	return 0;
}

💛浮点数的存储

先来看个栗子：

	#inxlude<stdio.h>
	int main()
	{
	 int n = 9;
	 float *pFloat = (float *)&n;
	 printf("n的值为：%d\n",n);
	 printf("*pFloat的值为：%f\n",*pFloat);
	 *pFloat = 9.0;
	 printf("num的值为：%d\n",n);
	 printf("*pFloat的值为：%f\n",*pFloat);
	 return 0;
	}

运行结果：

和你自己心中的结果一样吗？我们来慢慢学习，探究它的原因！

根据国际标准IEEE（电器和电子工程协会）754，任意一个二进制浮点数v可以表示为线面的形式：

(-1)^S * M * 2^E
(-1)^S表示符号位，当S=0，V为正数；当S=1时，v为负数。
M表示有效数字，大于等于1，小于2.
2^E表示指数位。

float类型：
根据IEEE 754规定，对于32位浮点数，最高位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。
在这里插入图片描述 double类型：
根据IEEE 754规定，对于64位浮点数，最高位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。

在这里插入图片描述
IEEE 754对有效数字M和指数E的特别规定:

------>放入<------
IEEE 754对M的规定:
我们在看前面的标准时可以发现，一个小数会先用科学计数法表示（1<=M<=2），表示为1.xxxxxx的形式。在内存中二进制表示的话，整数部分一定为1，所以**IEEE 754规定:**在计算机内部保存M时，默认这个数总是1，所以可以舍去，只保留后面的小数部分xxxxxx,这样做就可以增加有效数字的保留位数，比如float在M部分就相当于可以保留24位有效数字。
IEEE 754对E的规定:
首先，E是一个无符号整数，但是我们又知道科学计数法是可以有负数的，所以EEE 754规定，存入内存时E的真实值必须加上一个中间数，对于8位E来说，中间数为127；11位的E，中间数为1023。
------>取出<------
IEEE 754对E的规定:
这时，浮点数就采用下面的规则表示，即指数E的计算值减去127（或1023），得到真实值，再将有效数字M前加上第一位的1。

比如：
0.5（1/2）的二进制形式为0.1，由于规定正数部分必须为1，即将小数点右移1位，则为
1.0*2^(-1)，其阶码为-1+127=126，表示为01111110，而尾数1.0去掉整数部分为0，补齐0到23位00000000000000000000000，则其二进
制表示形式为:0 01111110 00000000000000000000000

E全为0

这时，浮点数的指数E等于1-127（或者1-1023）即为真实值，有效数字M不再加上第一位的1，而是还原为0.xxxxxx的小数。这样做是为了表示±0，以及接近于 0的很小的数字。

E全为1

这时，如果有效数字M全为0，表示±无穷大（正负取决于符号位s）；

好了在学习完浮点数的基本知识后，我们在回头看例题

#include<stdio.h>
int main()
{
	int n = 9;
	// 00000000 00000000 00000000 00001001
	float* pFloat = (float*)&n;
	
	printf("n的值为：%d\n", n);
	//以十进制整数输出----9这个没问题
	printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat);
	//%f把二进制看成浮点数存储      0 00000000 00000000000000000001001
	//                            S    E             M
	//以浮点数读取方式的读取输出（计算机认为&n为浮点数）
	//S为0为正数；E为0,指数默认1-127，并且M整数部分补0；
	//得到   + 0. 00000000000000000001001 *  2的-126次方
	//相当于除以2的126次方（小数点向前移动126位）
	//所以这个数很小很小，再以%f浮点数形式保留小数点后六位
	//所以输出-----0.000000；
	
	*pFloat = 9.0;  
	//9.0转换为二进制数1001.0
	// 1.001 * 2的三次方----->S=0 M=001  E=3+127;
	//存入计算机0 10000010 00100000000000000000000
	printf("num的值为：%d\n", n);
	//%d把二进制当成补码
	//这个补码符号位为0，则为正数，直接读1091567616
	printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat);
	//E先减去127，在相反的转换 ---->9.000000
	return 0;

}