C语言：数据的存储

数据的存储首先就要说到数据的类型，类型决定了看待内存空间的视角。C语言的数据类型分为内置类型和外置类型。

1.内置类型

（1）整型数组
char（字符型）、short（短整型）、int（整型）、long（长整型）（signed 或者 unsigned）

（2）浮点型
float（单精度浮点型）、double（双精度浮点型）

2.自定义类型
（1）数组类型
此处需要注意的是，去掉数组名就是数组的类型
比如int arr[10]，去掉数组名arr，int [10]就是数组数据类型
（2）结构体类型（struct）
（3）枚举类型（enum）
（4）联合类型（union）

3.指针类型

4.空类型（void）
数据的存储形式就是以计算机的原码反码补码进行存储的

浮点型：不以原反补的形式进行存储

其他的数字又分为有符号数和无符号数

无符号数：无符号数的原反补三种码是一致的，存储的时候没有区别

有符号数：正数的原反补码是相同的，但是负数的原反补码需要经过运算转化（正数的最高位是0，负数的最高位是1）

原码：将二进制按照正负数形式翻译为二进制数字

反码：将原码的每一位取反

补码：反码+1

存储的时候一般存储数字的二进制序列补码

同时数据的存储存在大小端

内存空间具有编号，编号小的为低地址，编号大的为高地址

大端字节序也称：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

大端字节序也称：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

百度2015年系统工程师笔试题：
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机器的字节序

int check_sys()
{
    int a=1;
    return *(char*)&a;
}

int ret=check_sys();
if(ret==1)
    printf("小端\n");
else
    printf("大端\n");
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字符型
char/signed char 所对应的存储区间为-128~ 127，同时规定10000000为-128。unsigned char所对应的存储区间为0~255.

signed与unsigned的区别就在于能否表示正负数

在数据的存储时，是否存在符号位

signed char与char类型的存储也可以用一个图来说明

下面举个栗子：

char a=-1;
//10000000 00000000 00000000 00000001
//11111111 11111111 11111111 11111110
//11111111 11111111 11111111 11111111
//char类型只有一个字节，所以存储的是11111111
//char要存储整型，发生整型提升：
//因为是是负数，有符号位，所以前面补1，又补成：
//11111111 11111111 11111111 11111111
//此时是补码，再减1取反，得到原码：
//10000000 00000000 00000000 00000001
//所以得到的a是负1
signed char b=-1;
//signed char有符号位跟char相同，打印的是-1
unsigned char c=-1;
//无符号位，在11111111前面补0，得到：
//00000000 00000000 00000000 11111111
//所以打印的是255
printf("a=%d b=%d c=%d\n",a,b,c);//-1 -1 255
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再来个栗子：

char d=-128;
//10000000 00000000 00000000 10000000
//char d得到的是10000000
//整型提升得到
//11111111 11111111 11111111 10000000
//因为打印的是无符号十进制位，所以原反补码相同
//所以直接就打印出来：
//11111111 11111111 11111111 10000000
//=4294967168
printf("%u\n",d);
//其实如果char d=128,打印的也还是4294967168
//因为存储的补码还是10000000
//&d有符号十进制位
//&u无符号十进制位
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char在内存中补码
00000000 -> 1
00000001 -> 2
00000010 -> 3
…
01111111 -> 127
10000000 -> -128
10000001 -> -127
…
11111101 -> -3
11111110 -> -2
11111111 -> -1

由此可见，有符号位的char类型的取值范围是-128~127
其中10000000直接规定成-128
假设我们有9个比特位
补码： 110000000
减1得到：101111111
原码： 110000000
所以，这样看也是-128
无符号位char类型取值就是0~255了

浮点型
浮点型并不依靠数据的原反补码进行存储
浮点型有其特殊的规定

根据国际标准IEEE(电气和电子工程协会)754，任意一个二进制浮点数V可以表示成下面的形式:
(-1)^ SM2 ^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。

举例来说:
十进制的5.0,写成二进制是101.0,相当于1.01x2^2。那么按照上面V的格式，可以得出S=0,M=1.01,E=2

十进制的-5.0，写成二进制是-101.0，相当于-1.01x2^2。那么，S=1，M=1.01，E=2

IEEE754规定: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.

IEEE754对有效数字M和指数E，还有一些特别规定。前面说过，1<=M<2，也就是说，M可以写成1.xxxxxx的形式，其中xxxxxx表示小数部分

IEEE 754规定，在计算机内部保存M时，默认这个数的第一位总是1，因此可以被舍去，只保存后面的xxxxxx部分比如保存1.01的时候，只保存01，等到读取的时候，再把第一位的1加上去。这样做的目的，是节省1位有效数字以32位浮点数为例，留给M只有23位，将第一位的1舍去以后，等于可以保存24位有效数字

至于指数E，情况就比较复杂。

首先，E为一个无符号整数(unsignedint)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EEE754规定，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

然后，指数E从内存中取出还可以再分成三种情况:

E不全为0或不全为1：
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，而是还原力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，关于浮点数的表示规则，就说到这里