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数据在内存中的存储（1）

news 来源：原创 2024/5/15 20:13:08

正文：

1.整数在内存中的存储

整数的2进制表⽰⽅法有三种，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”，⽽数值位最⾼位的⼀位是被当做符号位，剩余的都是数值位。

正整数的原、反、补码都相同。

负整数的三种表⽰⽅法各不相同。

原码：直接将数值按照正负数的形式翻译成⼆进制得到的就是原码。

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反码。

补码：反码+1就得到补码。

对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码。（原因：在计算机系统中，数值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。）

2.⼤⼩端字节序和字节序判断

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 0x11223344;return 0;
}

在这段代码中，我们调试可发现：

我们第一感觉可能是感觉有点别扭，它为什么要倒着放？但其实也有正着放的，而倒着放的叫做小端，正着放的叫大端，接下来就是要了解什么是大端和小端：

⼤端（存储）模式：是指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）模式：是指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。

那么如果让你写一个代码来判断编译器是哪种储存模式，又该怎么写呢？

代码：

详解：

创建一个整形a，给其赋值为1，如果是大端储存，a在内存中就是以00 00 00 01，这里用16进制数字表示，看起来更加方便，而小端储存就是01 00 00 00。再创建一个char类型的变量b，使b = a；这样a的第一个字节的数字就会被赋值到b中，然后打印b，如果是大端，b的结果就是0，如果是小端b就是1。

练习1：

#include <stdio.h>
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;
}

答案：a=-1,b=-1,c=255

详解：-1的原码：1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001

反码：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110

补码：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111

把-1赋给a，a的类型是char，char的大小是1个字节 = 8个比特位，为1111 1111，（char是signed char，还是unsigned char取决于编译器，在vs中是signed char）， 1111 1111整形提升后为1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111，而1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111的原码为1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001，，十进制为-1

b与a同理，也为-1；

而c是unsigned char，所以编译器会将1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111视为正数，而正数的原码，反码和补码相同，转换位十进制数字为255。

练习2：

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

答案：4294967168

详解：-128的补码：1000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 0000

a是char类型变量，占8个比特位，1000 0000，整形提升后为1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000，%u是无符号整形的占位符，所以将1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000视为正数，十进制为4294967168。

练习3：

#include <stdio.h>
#include<string.h>
int main() 
{    char a[1000]; int i;for(i=0; i<1000; i++){a[i] = -1 - i; }    printf("%d", strlen(a)); return 0; 
}

答案：255

详解：

我们可以换个角度理解，如图：

a[0] = -1 ,a[1] = -2, a[2] = -3……......-128 127.............. 0 -1 -2........

strlen函数遇到'\0'停止，而'\0'的ASCLL码值==0，所以会在第一个0处停止，由上可知strlen（a）==255。

练习4：

#include <stdio.h>
int main() 
{    unsigned int i;   
for(i = 9; i >= 0; i--) 
{        printf("%u\n",i);    }  
return 0; 
}

此代码是无限循环，问题在于 i 被定义为 unsigned int 类型，而循环条件 i >= 0 使用了无符号整数。在 C 语言中，无符号整数永远不会小于零，因此当 i 递减到 0 后，下一次循环 i 将变为一个非常大的正数，而不是 -1。

练习5：

//在小端储存模式中
#include <stdio.h> 
int main() 
{    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;}

答案：4，200000

详解：在我们的深入理解指针的博客中提到过，&a是取出整个数组的地址，所以：