類型的基本歸類

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]

補(bǔ)充：

char 是 signed char 還是 unsigned char ，C語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有規(guī)定，取決于編譯器。

int 是s igne int ， short 是 signed short 。

浮點(diǎn)數(shù)家族：

float
double

構(gòu)造類型：

> 數(shù)組類型
> 結(jié)構(gòu)體類型 struct
> 枚舉類型 enum
> 聯(lián)合類型 union

空類型：

void 表示空類型（無(wú)類型）,通常應(yīng)用于函數(shù)的返回類型、函數(shù)的參數(shù)、指針類型。

整形在內(nèi)存中的存儲(chǔ)

一個(gè)變量的創(chuàng)建是要在內(nèi)存中開(kāi)辟空間的。空間的大小是根據(jù)不同的類型而決定的。

int a = 20;
int b = -10;

該段代碼為 a 分配四個(gè)字節(jié)的空間。那如何存儲(chǔ)？

原碼、反碼、補(bǔ)碼

計(jì)算機(jī)中的整數(shù)有三種2進(jìn)制表示方法，即原碼、反碼和補(bǔ)碼。三種表示方法均有符號(hào)位和數(shù)值位兩部分，符號(hào)位都是用0表示“正”，用1表示“負(fù)”，而數(shù)值位正數(shù)的原、反、補(bǔ)碼都相同。

負(fù)整數(shù)的三種表示方法各不相同。

原碼：直接將數(shù)值按照正負(fù)數(shù)的形式翻譯成二進(jìn)制就可以得到原碼。

反碼：將原碼的符號(hào)位不變，其他位依次按位取反就可以得到反碼。

補(bǔ)碼：反碼+1就得到補(bǔ)碼。

對(duì)于整形來(lái)說(shuō)：數(shù)據(jù)存放內(nèi)存中其實(shí)存放的是補(bǔ)碼。

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，數(shù)值一律用補(bǔ)碼來(lái)表示和存儲(chǔ)。原因在于，使用補(bǔ)碼，可以將符號(hào)位和數(shù)值域統(tǒng)一處理；同時(shí)，加法和減法也可以統(tǒng)一處理（CPU只有加法器）此外，補(bǔ)碼與原碼相互轉(zhuǎn)換，其運(yùn)算過(guò)程是相同的，不需要額外的硬件電路。

在內(nèi)存中的存儲(chǔ)：

可以看到對(duì)于a和b分別存儲(chǔ)的是補(bǔ)碼。但是我們發(fā)現(xiàn)順序有點(diǎn)不對(duì)勁。這是又為什么？

大小端介紹

什么大端小端：大端（存儲(chǔ)）模式，是指數(shù)據(jù)的低位保存在內(nèi)存的高地址中，而數(shù)據(jù)的高位，保存在內(nèi)存的低地址中；小端（存儲(chǔ)）模式，是指數(shù)據(jù)的低位保存在內(nèi)存的低地址中，而數(shù)據(jù)的高位,，保存在內(nèi)存的高地址中。

為什么有大端和小端：

為什么會(huì)有大小端模式之分呢？這是因?yàn)樵谟?jì)算機(jī)系統(tǒng)中，我們是以字節(jié)為單位的，每個(gè)地址單元都對(duì)應(yīng)著一個(gè)字節(jié)，一個(gè)字節(jié)為8 bit。但是在C語(yǔ)言中除了8 bit的char之外，還有16 bit的short型，32 bit的long型（要看具體的編譯器），另外，對(duì)于位數(shù)大于8位的處理器，例如16位或者32位的處理器，由于寄存器寬度大于一個(gè)字節(jié)，那么必然存在著一個(gè)如何將多個(gè)字節(jié)安排的問(wèn)題。因此就導(dǎo)致了大端存儲(chǔ)模式和小端存儲(chǔ)模式。例如：一個(gè) 16bit 的 short 型 x ，在內(nèi)存中的地址為 0x0010 ， x 的值為 0x1122 ，那么 0x11 為高字節(jié)， 0x22 為低字節(jié)。對(duì)于大端模式，就將 0x11 放在低地址中，即 0x0010 中， 0x22 放在高地址中，即 0x0011 中。小端模式，剛好相反。我們常用的 X86 結(jié)構(gòu)是小端模式，而 KEIL C51 則為大端模式。很多的ARM，DSP都為小端模式。有些ARM處理器還可以由硬件來(lái)選擇是大端模式還是小端模式。

百度2015年系統(tǒng)工程師筆試題：

請(qǐng)簡(jiǎn)述大端字節(jié)序和小端字節(jié)序的概念，設(shè)計(jì)一個(gè)小程序來(lái)判斷當(dāng)前機(jī)器的字節(jié)序。

//代碼1
#include <stdio.h>
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;
}
//代碼2
int check_sys()
{
union
{
int i;
char c;
}un;
un.i = 1;
return un.c;
}

練習(xí)

下面程序輸出什么？(答案在后面)

1.
#include <stdio.h>
int main()
{
  char a= -1;
  signed char b=-1;
  unsigned char c=-1;
  printf("a=%d,b=%d,c=%d",a,b,c);
  return 0;
}

2.
#include <stdio.h>
int main()
{
  char a = -128;
  printf("%u\n",a);
  return 0;
}

3.
#include <stdio.h>
int main()
{
  char a = 128;
  printf("%u\n",a);
  return 0;
}

4.
int i= -20;
unsigned  int  j = 10;
printf("%d\n", i+j);
//按照補(bǔ)碼的形式進(jìn)行運(yùn)算，最后格式化成為有符號(hào)整數(shù)

5.
unsigned int i;
for(i = 9; i >= 0; i--)
{
  printf("%u\n",i);
}

6.
int main()
{
  char a[1000];
  int i;
  for(i=0; i<1000; i++)
 {
    a[i] = -1-i;
 }
  printf("%d",strlen(a));
  return 0;
}

7.
#include <stdio.h>
unsigned char i = 0;
int main()
{
  for(i = 0;i<=255;i++)
 {
    printf("hello world\n");
 }
  return 0;
}

浮點(diǎn)型在內(nèi)存中的存儲(chǔ)

常見(jiàn)的浮點(diǎn)數(shù)： 3.14159 , 1E10 浮點(diǎn)數(shù)家族包括： float、double、long double 類型。浮點(diǎn)數(shù)表示的范圍： float.h 中定義

浮點(diǎn)數(shù)存儲(chǔ)的例子

int main()
{
int n = 9;
float *pFloat = (float *)&n;
printf("n的值為：%d\n",n);
printf("*pFloat的值為：%f\n",*pFloat);
*pFloat = 9.0;
printf("num的值為：%d\n",n);
printf("*pFloat的值為：%f\n",*pFloat);
return 0;
}

輸出的結(jié)果:

浮點(diǎn)數(shù)存儲(chǔ)規(guī)則

num 和 *pFloat 在內(nèi)存中明明是同一個(gè)數(shù)，為什么浮點(diǎn)數(shù)和整數(shù)的解讀結(jié)果會(huì)差別這么大？要理解這個(gè)結(jié)果，一定要搞懂浮點(diǎn)數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的表示方法。詳細(xì)解讀：

根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEEE（電氣和電子工程協(xié)會(huì)） 754，任意一個(gè)二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)V可以表示成下面的形式：(-1)^S * M * 2^E(-1)^S表示符號(hào)位，當(dāng)S=0，V為正數(shù)；當(dāng)S=1，V為負(fù)數(shù)。M表示有效數(shù)字，大于等于1，小于2。2^E表示指數(shù)位。

舉例來(lái)說(shuō)：十進(jìn)制的5.0，寫成二進(jìn)制是 101.0 ，相當(dāng)于 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。十進(jìn)制的-5.0，寫成二進(jìn)制是 -101.0 ，相當(dāng)于 -1.01×2^2 。那么，S=1，M=1.01，E=2。IEEE 754規(guī)定：對(duì)于32位的浮點(diǎn)數(shù)，最高的1位是符號(hào)位S，接著的8位是指數(shù)E，剩下的23位為有效數(shù)字M。

對(duì)于64位的浮點(diǎn)數(shù)，最高的1位是符號(hào)位S，接著的11位是指數(shù)E，剩下的52位為有效數(shù)字M。

IEEE 754對(duì)有效數(shù)字M和指數(shù)E，還有一些特別規(guī)定。前面說(shuō)過(guò)， 1≤M<2 ，也就是說(shuō)，M可以寫成 1.xxxxxx 的形式，其中xxxxxx表示小數(shù)部分。IEEE 754規(guī)定，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部保存M時(shí)，默認(rèn)這個(gè)數(shù)的第一位總是1，因此可以被舍去，只保存后面的xxxxxx部分。比如保存1.01的時(shí)候，只保存01，等到讀取的時(shí)候，再把第一位的1加上去。這樣做的目的，是節(jié)省1位有效數(shù)字。以32位浮點(diǎn)數(shù)為例，留給M只有23位，將第一位的1舍去以后，等于可以保存24位有效數(shù)字。

至于指數(shù)E，情況就比較復(fù)雜。首先，E為一個(gè)無(wú)符號(hào)整數(shù)（unsigned int）這意味著，如果E為8位，它的取值范圍為0255；如果E為11位，它的取值范圍為02047。但是，我們知道，科學(xué)計(jì)數(shù)法中的E是可以出現(xiàn)負(fù)數(shù)的，所以IEEE 754規(guī)定，存入內(nèi)存時(shí)E的真實(shí)值必須再加上一個(gè)中間數(shù)，對(duì)于8位的E，這個(gè)中間數(shù)是127；對(duì)于11位的E，這個(gè)中間數(shù)是1023。比如，2^10的E是10，所以保存成32位浮點(diǎn)數(shù)時(shí)，必須保存成10+127=137，即10001001。

然后，指數(shù)E從內(nèi)存中取出還可以再分成三種情況：E不全為0或不全為1這時(shí)，浮點(diǎn)數(shù)就采用下面的規(guī)則表示，即指數(shù)E的計(jì)算值減去127（或1023），得到真實(shí)值，再將有效數(shù)字M前加上第一位的1。比如：0.5（1/2）的二進(jìn)制形式為0.1，由于規(guī)定正數(shù)部分必須為1，即將小數(shù)點(diǎn)右移1位，則為1.0*2^(-1)，其階碼為-1+127=126，表示為01111110，而尾數(shù)1.0去掉整數(shù)部分為0，補(bǔ)齊0到23位00000000000000000000000，則其二進(jìn)制表示形式為:

0 01111110 00000000000000000000000

E全為0這時(shí)，浮點(diǎn)數(shù)的指數(shù)E等于1-127（或者1-1023）即為真實(shí)值，有效數(shù)字M不再加上第一位的1，而是還原為0.xxxxxx的小數(shù)。這樣做是為了表示±0，以及接近于0的很小的數(shù)字。E全為1這時(shí)，如果有效數(shù)字M全為0，表示±無(wú)窮大（正負(fù)取決于符號(hào)位s）；好了，關(guān)于浮點(diǎn)數(shù)的表示規(guī)則，就說(shuō)到這里。

解釋前面的題目：下面，讓我們回到一開(kāi)始的問(wèn)題：為什么 0x00000009 還原成浮點(diǎn)數(shù)，就成了 0.000000 ？首先，將 0x00000009 拆分，得到第一位符號(hào)位s=0，后面8位的指數(shù) E=00000000 ，最后23位的有效數(shù)字M=000 0000 0000 0000 0000 1001。

9 -> 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001

由于指數(shù)E全為0，所以符合上一節(jié)的第二種情況。因此，浮點(diǎn)數(shù)V就寫成：　　 V=(-1)^0 × 0.00000000000000000001001×2^(-126)=1.001×2^(-146) 顯然，V是一個(gè)很小的接近于0的正數(shù)，所以用十進(jìn)制小數(shù)表示就是0.000000。再看例題的第二部分。請(qǐng)問(wèn)浮點(diǎn)數(shù)9.0，如何用二進(jìn)制表示？還原成十進(jìn)制又是多少？首先，浮點(diǎn)數(shù)9.0等于二進(jìn)制的1001.0，即1.001×2^3。

那么，第一位的符號(hào)位s=0，有效數(shù)字M等于001后面再加20個(gè)0，湊滿23位，指數(shù)E等于3+127=130，即10000010。所以，寫成二進(jìn)制形式，應(yīng)該是s+E+M，即

0 10000010 001 0000 0000 0000 0000 0000

這個(gè)32位的二進(jìn)制數(shù)，還原成十進(jìn)制，正是 1091567616 。

到此這篇關(guān)于C語(yǔ)言中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語(yǔ)言數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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