小编认为要想成为一个好的程序员，不能仅仅只做到会使用，而要做到理解其本质 。做到可持续发展。接下来小编会向大家介绍数据在内存中究竟是如何存储与运算的，也算是修炼内功了吧。

目录

一、数据类型介绍

1.整型家族

2.浮点数家族

3.构造类型

4.指针类型

5.空类型

二、整型家族

1.原、反、补码

2.大小端字节序

2.1方法一(指针访问)

2.2方法二(联合体)

3.整型提升

整型提升的意义：

整型提升的规则:

4.有无符号的数据区分

三、浮点型在内存中的存储

IEEE 754规定

M

E

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一、数据类型介绍

1.整型家族

char:unsigned char、signed char

short：unsigned short、signed short

int：unsigned int、signed int

long：unsigned long、signed long

值得注意的是，char类型也属于整型家族原因是：字符本质为ASCII值，是整型，所以划分到整型家族。另外char究竟是singed char还是unsigned char取决于编译器的底层实现。

2.浮点数家族

float、double、long double

3.构造类型

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 * 、char *、float*、void* ……

5.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、指针类型等

二、整型家族

1.原、反、补码

计算机中的整数有三种2进制表示方法，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”。

而数值位正数的原、反、补码都相同。负整数的三种表示方法各不相同。

原码:直接将整型数字按照正负数形式翻译成二进制，即可得到原码

反码:将原码的符号位不变，其他位依次按位取反即可得到反码

补码:将反码加一即可得到补码

在计算机系统中，整型数值一律使用补码来表示与存储，但是为什么呢？

1.使用补码可以将符号位和数字域统一处理。

2.加法和减法可以统一处理(CPU只有加法器)。

   例:CPU计算1 - 1时，会计算1 + （-1）

3.补码与原码相互转换，其运算过程相同，不需额外的硬件电路。

2.大小端字节序

接下来，看看下面这张图:

变量a的补码用十六进制表示不是0x00000001吗，在内存中看怎么会是这个样子呢？这就不得不提到大、小端字节序存储模式了。

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。

例:一个 16bit的short型变量x ，在内存中的地址为0x0010，x的值为0x1122，那么0x11为高字节， 0x22为低字节。对于大端模式，就将0x11放在低地址中，即0x0010中,0x22放在高地址中,即 0x0011中。小端模式，刚好相反。

从上图可以看出小编所用的环境是小端字节序存储模式，那么为什么会有大小端之分呢?

这是因为在计算机系统中是以字节为单位的，每个地址单元都对应着一个字节，一个字节为8 bit。但是在C语言中除了 8bit 的char之外，还有 16bit 的short型，32bit 的long型（要看具体的编译器）。另外，对于位数大于8位的处理器，例如16位或者32位的处理器，由于寄存器宽度大于一个字节，那么必然存在着一个如何将多个字节安排的问题。因此就导致了大端存储模式和小端存储模式。

我们常用的X86(32位)结构是小端模式，而 KEIL C51 则为大端模式。很多的ARM，DSP都为小端模式。有些ARM处理器还可以由硬件来选择是大端模式还是小端模式。

 

 百度就曾有一年的笔试题，考过这个知识点。这道题，我将讲述两种解法:

2.1方法一(指针访问)

#include 
int check_sys_1()
{
	int i = 1;
	char* p = (char*)&i;
	return *p;
}
//简化后:
int check_sys()
{
	int i = 1;
	return (*(char*)&i);
}
int main()
{
	int ret = check_sys();
	if (ret == 1)
	{
		printf("小端\n");
	}
	else
	{
		printf("大端\n");
	}
	return 0;
}

2.2方法二(联合体)

#include 
int check_sys()
{
	union
	{
		int i;
		char c;
	}un;
	un.i = 1;
	return un.c;
}
int main()
{
	int ret = check_sys();
	if (ret == 1)
	{
		printf("小端\n");
	}
	else
	{
		printf("大端\n");
	}
	return 0;
}

联合体的所有成员在内存中具有相同的首地址，共占同一段内存空间，这些成员可以相互覆盖。

利用该条特性实现大端与小端的判断，该方法实在"秀"。

3.整型提升

C的整型算术运算总是至少以缺省整型(即默认整型)类型的精度来进行的。
为了获得这个精度，表达式中的字符和短整型操作数在使用之前被转换为普通整型，这种转换称为整型提升。

整型提升的意义：

表达式的整型运算要在CPU的相应运算器件内执行，CPU内整型运算器(ALU)的操作数的字节长度
一般就是int的字节长度，同时也是CPU的通用寄存器的长度。
因此，即使两个char类型的相加，在CPU执行时实际上也要先转换为CPU内整型操作数的标准长
度。
通用CPU (general-purpose CPU) 是难以直接实现两个字节直接相加运算(虽然机器指令中可能有这种字节相加指令)。所以，表达式中各种长度可能小于int长度的整型值，都必须先转换为int或unsigned int，然后才能送入CPU去执行运算。
 

整型提升的规则:

整型提升是按照变量的数据类型的符号位来提升的，若无符号直接补0。

4.有无符号的数据区分

以char类型为例:

字符型数据char可分为unsigned char(无符号)和signed char(有符号)

具体char代表的是有符号字符型还是不符号字符型，取决于你编译器的具体实现。以VS2019为例，char所代表的便是signed char。

 

 由此可见，signed char的取值范围是-128到127，unsigned char的范围是255.

三、浮点型在内存中的存储

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可以表示成下面的形式:

(-1)^S * M * 2^E（即用科学计数法表示）

IEEE 754规定

(1)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。

(2)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。

M

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，只保存后面的小数部分，读取时再将第一位的1加上。节省一位有效数字，可提高小数部分的精确度。

E

(1)放入

E为一个无符号整数。若E为8位，它的取值范围位0-255。若E为11位，它的取值范围为0-2047。

但科学计数法中的E是可以出现负数的。所以IEEE 754规定，存入内存时E的真实值必须加上一个中间值。对于8位的E,中间值位127。对于11位的E,中间值为1023。

(2)取出

1.E不全为0或不全为1

        E减127(1023)得E的真实值——即正常反向计算

2.E全为0

        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.xxx的小数。这样是为了表示+/-0，以及接近于0的很小的数字。