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数据在内存中的存储方式
- 更深入的研究请参见 IEEE754 标准
1.概念
我们先来捋一遍概念，数据有8种基本类型：byte、short、int、long、float、double、boolean、char
byte
- 8位、有符号的以二进制补码表示的整数
- min : -128（-2^7）
- max: 127(2^7-1)
- default: 0
short
- 16位、有符号的以二进制补码表示的整数
- min : -32768（-2^15）
- max: 32767（2^15 - 1）
- default: 0
int
- 32位、有符号的以二进制补码表示的整数
- min : -2,147,483,648（-2^31）
- max: 2,147,483,647（2^31 - 1）
- default: 0
long
- 64位、有符号的以二进制补码表示的整数
- min : -9,223,372,036,854,775,808（-2^63）
- max: 9,223,372,036,854,775,807（2^63 -1）
- default: 0
float
- 单精度、32位、符合IEEE 754标准的浮点数
- float 在储存大型浮点数组的时候可节省内存空间
- 浮点数不能用来表示精确的值，如货币
- default: 0.0f
double
- 双精度、64位、符合IEEE 754标准的浮点数
- 浮点数的默认类型为double类型
- double类型同样不能表示精确的值，如货币
- default: 0.0d
char
- char类型是一个单一的 16 位 Unicode 字符
- 最小值是 \u0000（即为0）
- 最大值是 \uffff（即为65,535）
- char 数据类型可以储存任何字符
bool
- bool数据类型表示一位的信息
- 只有两个取值：true 和 false
- 这种类型只作为一种标志来记录 true/false 情况
2.类型的意义
-
使用这个类型开辟的内存空间大小（大小决定了适用范围）。
-
如何看待内存空间的视角。
在32位平台下，任何指针类型都只占4个字节。
3.类型的归类：
整形家族：
-
char
unsigned char signed char -
short
unsigned short [int] signed short [int] -
int
unsigned int signed int -
long
unsigned long [int] signed long [int]
浮点数家族：
- float
- double
构造类型：
- 数组类型
- 结构体类型 struct
- 枚举类型 enum
- 联合类型 union
指针类型 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。注意：
-
void 是类型，不能定义变量，空类型对应的大小是0,。所以 void 无法开辟空间，即无法定义变量。
-
虽然 void 在linux 系统下大小为 1 个字节，但是系统认定 void 为空类型，同样无法定义变量。
-
虽然 void 不能定义变量，但是 void* 可以，在 32 为平台下，任何指针的大小都是4个字节，但是不能解引用。
-
C 语言中函数的返回值类型可以省略，但是省略之后默认为 int。
-
void* 可以接收任何类型。
4.整形在内存中的存储
一个变量创建是要在内存中开辟空间的。空间的大小是根据不同的类型而决定的。
在知道整形怎么存储之前，我们先引入
原码、反码、补码。
计算机中的符号数有三种表示方法，即原码、反码和补码。三种方法均有符号位和数值位两部分，符号位 0 表示正数， 符号位 1
表示负数，而数值位，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了。
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、补码相同。
对整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码。
这样也是有原因的：
- 使用补码，可以将符号位和数值域统一处理；
- 加法和减法也可以统一处理（CPU只有加法器）；
- 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。
先来看看整形在内存中存储的例子：
我们先定义两个变量：int a = 20;int b = -10;
然后看看他们在内存中是如何存的。
变量a在内存中的存储：
因为a为正数，所以在存储的时候先将十进制数，转化为二进制数原码，并且因为是正数，所以原、反、补码相同，不用转化。 变量b在内存中的存储：
因为b为负数，在进行十进制转化为二进制原码后，要进行原码和补码之间的转化，转化过程为符号位不变其他位按位取反，再加一。 可是有没有觉得怪怪的？为什么数字是反过来排列的？难道不是应该是 00 00 00 14 和 ff ff ff f6 吗？ 这里就要引入小端存储和大端存储。 数据是有高、低位之分的，内存地址是有高、低地址之别的。 小端存储模式：是指数据的低位保存在内存的低地址中； 上图就是小端存储，存储的方式是
与小端存储一样，只是反过来，将低位数据保存在高地址中，这里不再赘言。
5.浮点数在内存中的存储：
我们先看一个列子：
int main(void){ int n = 9; float *pFloat = (float *)&n; printf("n -> %d\n", n); printf("pFloat -> %f\n", *pFloat); *pFloat = 9.0; printf("n -> %d\n", n); printf("pFloat -> %f\n", *pFloat); system("pause"); return 0;} 这个程序的输出是：
为什么呢？？？？？？
只要我们了解了浮点数在内存中是如何存储的，这个问题就很好解决！
- 根据国际标准IEEE 754，任意一个二进制浮点数V可以表示成下面的形式： · (-1)^S * M * 2^E。
(-1)^S 表示符号位，当S == 0, V为正数；当S == 1, 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。
举个例子：十进制的5.0，转化成二进制就变成了101.0，用科学计数法表示就是 1.01 * 2^2 。那么，按照上面V的格式，可以得出S = 0， M = 1.01，E = 2 。
如果是-5.0，S = 1， M = 1.01， E = 2 。
- IEEE 754规定：对于32位浮点数，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。
E和M的存储方式也是IEEE 754的规定，记住就好。
对于64位浮点数，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。
图跟上图32位类似，这里就不画了。
6.E的两种特殊取值：
-
E全为0：
当E全为0的时候，即2的次方为0 - 127 为2^-127次方，所以，当s = 0时，一个正数的2^-127次方，是一个从数轴的右边无线趋近于0的数字；而当s = 1时，一个负数的2^-127次方是从数轴左边无线趋近于0的数字。
所以当E全为0的时候，实际就表示的是±0，所以浮点数不可以在程序中出现 与0去比较（浮点数 == 0），而是要跟一段范围去比较。
-
E全为1：
当E全为1的时候（如果M全为0），即2的次方255 - 127 = 128，所以当S = 0时，表示1 * 2^128次方，当s = 1时表示-1*2^128次方。
所以当E全为1时，其实表示的就是这个浮点数的取值范围。
那么我们回到上面的例题，
n = 9 的存储方式是
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001
float *pFloat = (float *)&n 将n强制类型转换为float形
系统就是认为上面的存储方式是浮点数的存储方式
即1.00000000000000000001001*2^-127
是一个及其接近0的数字，所以打印0
第二种输入方法一样，给指针赋值9.0，指针是浮点型，
所以系统按照浮点数的存储方式存放这个数字，
n为整形，系统输出n的时候按照整形的在内存中的存储方式去读，
所以输出n为一个非常大的数字。
作者：Gerald Kwok
来源：CSDN 原文： 版权声明：本文为博主原创文章，转载请附上博文链接！转载地址：https://miracle.blog.csdn.net/article/details/92771382 如侵犯您的版权，请留言回复原文章的地址，我们会给您删除此文章，给您带来不便请您谅解！
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