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【C语言进阶】整型在内存中的存储

发布时间:2023-06-29 11:00:48

前言

 在日常敲代码的过程中,我们经常会使用整型常量来对变量进行赋值,但我们可能却没有考虑过不同的变量到底是如何存入内存中!今天俺来和大家一起探究一下其中的奥秘。

内容量可能些许较大,咱们看不完可以收藏了,接着看

一、整型包括哪些?

     1.整型的分类

       整型包括 char,short,int,long,long long。当然可能有人会问,为什么char也是整型呢?


那是因为char字符都是有其对应的ASCII码值的,所以当然也是整型啦!这就是整型家族了!


      2.整型在内存中存储必须知道的基础知识(原反补码)

   在内存中,不管是正数还是负数,存储形式都是以补码的形式存储!!


   首先,在内存中存储时,我们都会存储整型的二进制。那么就用二进制来表示整型的原码,反码和补码啦!


      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”。

     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

       直接将数值按照正负数的形式翻译成二进制就可以得到原码。

     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。


举例说明:int a= -20;(第一位为符号位)


原码:10000000 00000000 00000000 00010100


反码:11111111 11111111 11111111 11101011


补码:11111111 11111111 11111111 11101111


补码才是内存中的存储方式!!


     

3.整型的分类

    整型可以分为有符号和无符号两大类型!也就是signed和unsigned。


    signed和unsigned的区别就是 符号位 记不记作 数值位!


    一般情况下,int,char等整型通常是有符号数。


举例说明:


unsigned  int a= -20;


无符号数,将最前面的符号位当作数值位,所以此时也为正数。原反补相同


原码:10000000 00000000 00000000 00010100


反码:10000000 00000000 00000000 00010100


补码:10000000 00000000 00000000 00010100


二、具体的存储方式

1.大小端

们可以发现,当存入内存中时,int a和int b 不应该用二进制补码存储吗? 不应该是32位的二进制比特位存储形式吗?

 接下来,我们探究探究!

0x是16进制的表示方式,所以我们猜想,大概以二进制补码存进去,以16进制展现出来,所以试一试!


int b=20;


原反补相同:0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100


(每四位的二进制数,是一位16进制数)


16进制表示:00 00 00 14


惊奇的发现,居然是一样的!!!!!


但是还是有些许的差别,顺序居然不一样!


那么就引出了我们今天要讲的内容(大小端(字节序))即大端小端

 大端:数据的低位保存到了内存中的高地址处,数据的高位保存到了内存的低地址处


小段:数据的低位保存到了内存中的低地址处,数据的高位保存到了内存的高地址处


所以,在了解并掌握以后,试一试你所使用的编译器是什么存储方式吧!


像博主俺使用的就是vs2022,那么我来试一试!!

2.unsigned和signed整型类的区别

先来一道题,通过题目来摸索!


char a= -1;


  原码:10000000 00000000 00000000 00000001


  反码:111111111  11111111  11111111 11111110


  补码:11111111 11111111 11111111 11111111(内存中存储方式:补码)


  但是char 占一个字节


 11111111


 要以%d输出,那么就会涉及整型提升。


                        整型提升的规则:与比自身类型低或者一些运算时,会发生整型提升


                        1.signed类型:正数提升时,补0;负数补1;(补当作最高位的符号位)


                        2.unsigned类型:提升时,直接补0;


那么,char a= -1,以%d输出时,整型提升时,


11111111


补后:11111111 11111111 11111111 11111111 存在内存中为补码,输出时要以原码输出


原码:10000000 00000000 00000000 00000001


(补码变原码,依旧是先取反(符号位不变!),再加一)


所以最终结果为 -1


signed char a = -1与char a = -1 是一样的。


在很多环境下,char,int都是有符号数!


所以结果还是 -1


unsigned char a = -1


  原码:10000000 00000000 00000000 00000001


  反码:111111111  11111111  11111111 11111110


  补码:11111111 11111111 11111111 11111111


  只取后面一个字节


 11111111


  整型提升(无符号数提升时补0 ):00000000 00000000 00000000 11111111(内存以补       码方式存储)


  最高位为0,是正数,正数原反补都相同,所以结果是  255.


一起来看结果

 相信大家已经有所了解,并且熟悉了吧,当然还需要多多练习!

趁热打铁吧!

(%u为无符号输出)


原10000000 00000000 00000000 10000000


反11111111 11111111 11111111 01111111


补11111111 11111111 11111111 10000000


char 10000000


整型提升 11111111 11111111 11111111 10000000


结果 :4294967168

答案:-10


结果对了吗?


总结

     1.在内存中,不管是正数还是负数,存储形式都是以补码的形式存储!!


     2.一般情况下,int,char等整型通常是有符号数。


     3.大小端


          大端:数据的低位保存到了内存中的高地址处,数据的高位保存到了内存的低地址处


          小段:数据的低位保存到了内存中的低地址处,数据的高位保存到了内存的高地址处



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