深度剖析数据在内存中的存储----C语言篇

1.数据的类型介绍

1.类型的基本归类

在写数据类型的介绍之前，我们首先来简单介绍下 release版本与debug版本之间的在内存上的区别：
我们先将下面的一段代码在VS中运行一下，得到的结果是截然不同的

	int i = 0;
	int arr[] = {
     1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	for (i = 0; i <= 12; i++)
	{
    
		arr[i] = 0;
		printf("hehe\n");
	}

将这段代码在debug版本下得到的结果是 hehe死循环，如下图所示

从这里可以看到，hehe是在死循环的

将这段代码在Release版本下得到的结果是 13个hehe
根本的原因是这两个版本下，数据存储的方式不同
以下是简图：
上面这张图就展示了两者的区别，当编译器从低地址处往高地址处走时，debug环境下，arr数组结束时如果再继续往下运行就会改变 i 的值，使 i的值初始化为0。release环境下arr数组结束时并不会改变i的值，因此并不会陷入死循环。

接着，回忆一下c语言中的数据基本类型：

1、整形家族有

char
注：字符类型的本质是ASCII码值，是整形，因此划分到整形家族。

unsigned char
signed char

short

unsigned short [int]
signed short [int]

int

unsigned int
signed int

long

unsigned long [int]
signed long [int]

除了char类型，其他类型的数据在没有特定的说明下，默认是有符号类型。char类型取决于编译器。

2、浮点数家族

float    精度低，存储的数值范围较小
double  精度高，存储的数值范围更大

3、构造类型(自定义类型，我们可以创建出新的类型)

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

4、指针类型

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

5、空类型

1、void 表示空类型（无类型）

2、通常应用于函数的返回类型、函数的参数、指针类型 

看下面的代码举例

void test(void)
{
    
	//第一个 void 表示函数没有返回值
	//第二个 void 表示函数不需要任何参数
	printf("hehe\n");
}
int main()
{
    
	test(1);
	return 0;
}

2、整形在内存中的存储

1、源码、反码、补码

计算机中的整数有三种表示方法，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”，而数值位负整数的三种
表示方法各不相同。

原码：直接将二进制按照正负数的形式翻译成二进 制就可以。
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了。
补码：反码+1就得到补码。

正数的原码、反码、补码都一样，对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码
具体原因我们在此不多做解释。

2、关于大小端的概念

什么是大小端？其实就是数据在内存中的存储模式，大端存储模式和小端存储模式。

大端（存储）模式：是指数据的低位保存在内存的高地址中，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中，而数据的高位,，保存在内存的高地址中。

下面我们来看一道题目：判断当前机器的存储模式是大端存储还是小端存储。

#include <stdio.h>
	int check_sys()
	{
    
		int i = 1;
		return (*(char*)&i);
		//具体原因看下图解释
	}
	int main()
	{
    
		int ret = check_sys();
		if (ret == 1)
		{
    
			printf("小端\n");
		}
		else
		{
    
			printf("大端\n");
		}
		return 0;
	}

3、浮点型在内存中的存储

（本篇博客的重点）

1、

(-1)^S * M * 2^E
(-1)^s表示符号位，当s=0，V为正数；当s=1，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。

例如 V=5.0 ：浮点数存储为 101.0

如果我们想算出S、M、E，那么小数点前面就只能有一位

例： V=9.5=1001.1=1.0011*2^3
因此 S=0,M=1.0011，E=3
但是，凡是都有例外，因此，并不是所有的浮点数都可以用这种方式表示的
例如：V=9.6=1001.10…与1001.11之间徘徊，无法精确的表示出来

float —> 4byte —>32bit
double—>8byte—>64bit
虽然double类型比float类型的精确度要大，但是他们依旧有可能无法将小数的内存完整保存。

2、值得注意的是浮点数在内存中使用S、M、E的形式来存储的

对于32位的浮点数，最高的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。  

对于64位的浮点数，最高的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

3、指数E是一个复杂的数
首先 E 是一个无符号整数这意味着， 如果E为8位，它的取值范围为0 ~ 255；如果E为11位，它的取值范围为0~2047。 但是，我们知道，科学计数法中的E是可以出现负数的，所以，存入内存时E的真实值必须再加上一个中间数，对于8位的E，这个中间数是 127；对于11位的E，这个中间数是1023。比如，2^10的E是10，所以保存成32位浮点数时，必须保存成10+127=137，即10001001。

如果有错误，希望大家评论或者私信指正！