1. 整数在内存中的存储

在讲解操作符的时候，我们就讲过了下⾯的内容：有符号的整数的2进制表⽰⽅法有三种，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”，⽽数值位最⾼位的⼀位是被当做符号位，剩余的都是数值位。

正整数的原、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得到的就是原码。
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。

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 20;
	//00000000000000000000000000010100 -- 源码
	//00000000000000000000000000010100 -- 反码
	//0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100 -- 补码
	// 0    0    0    0    0    0    1    4 -- 16进制表示
	//0x00 00 00 14
	int b = -10;
	//10000000000000000000000000001010 -- 源码
	//0x80 00 00 0a
	//11111111111111111111111111110101 -- 反码
	//0xff ff ff f5
	//11111111111111111111111111110110 -- 补码
	//0xff ff ff f6
	return 0;
}

所以，对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码。

为什么呢？
在计算机系统中，数值⼀律⽤补码来表⽰和存储。
原因在于，使⽤补码，可以将符号位和数值域统⼀处理；
同时，加法和减法也可以统⼀处理（CPU只有加法器）此外，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。
这些内容在在以前的博客中详细讲过了，点击此处即可查看

2. 大小端字节序和字节序判断

当我们了解了整数在内存中存储后，我们调试看⼀个细节：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 0x11223344;

	return 0;
}

调试的时候，我们可以看到在a中的 0x11223344 这个数字是按照字节为单位，倒着存储的。这是为什么呢？

2.1 什么是大小端？

其实超过⼀个字节的数据在内存中存储的时候，就有存储顺序的问题，按照不同的存储顺序，我们分为⼤端字节序存储和⼩端字节序存储，下⾯是具体的概念：

大端（存储）模式：是指数据的低位字节内容保存在内存的⾼地址处，而数据的高位字节内容，保存在内存的低地址处。

小端（存储）模式：是指数据的低位字节内容保存在内存的低地址处，而数据的高位字节内容，保存在内存的高地址处。

上述概念需要记住，方便分辨大小端。

画图演示：

2.2 为什么有大小端?

为什么会有大小端模式之分呢？

这是因为在计算机系统中，我们是以字节为单位的，每个地址单元都对应着⼀个字节，⼀个字节为8bit 位，但是在C语⾔中除了8 bit 的char 之外，还有16 bit 的 short 型，32 bit 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。

例如：⼀个 16bit 的 short 型 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 0x11 中。⼩端模式，刚好相反。我们常⽤的 X86 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。

2.3 练习

2.3.1 练习1

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。（10分）- 百度笔试题

#include <stdio.h>

int check_sys()
{
	int a = 1;
	//1. 取出a的地址
	//2. 强制类型转换成char*后解引用,只取第一个字节的数据
	//3. 如果取出的是1,就是小端,取出的是0就是大端
	return *(char*)&a;
}

int main()
{
	int a = 1;//0x00 00 00 01
	int ret = check_sys();
	if (ret == 1)
	{
		printf("小端\n");
	}
	else
	{
		printf("小端\n");
	}
	
	return 0;
}

运行结果如图:

2.3.2 练习2

#include <stdio.h>
int main()
{
	char a = -1;
	//10000000000000000000000000000001
	//11111111111111111111111111111110
	//11111111111111111111111111111111
	//存储在a中要发生截断
	//11111111 - a
	signed char b = -1;
	//11111111 - b
	unsigned char c = -1;
	//11111111 - c
	//00000000000000000000000011111111
	printf("a=%d,b=%d,c=%d", a, b, c);
	//%d - 十进制的形式打印有符号的整数
	//这里会发生整形提升,无符号数整形提升直接补0
	//
	return 0;
}

运行结果如图:

2.3.3 练习3

第一题

#include <stdio.h>
int main()
{
	char a = -128;
	//10000000000000000000000010000000
	//11111111111111111111111101111111
	//11111111111111111111111110000000
	//10000000 - a
	//打印时发生整形提升,有符号数按符号位提升
	//11111111111111111111111110000000
	//signed char取值范围: -128~127
	//unsigned char取值范围: 0~255
	printf("%u\n", a);
	//%u 是以十进制的形式打印无符号的整数
	return 0;
}

打开计算器可以观察到:

运行结果如图:

第二题

#include <stdio.h>
int main()
{
	char a = 128;
	//00000000000000000000000010000000
	//10000000 - a
	//打印时发生整形提升,有符号数按符号位提升
	//11111111111111111111111110000000
	printf("%u\n", a);
	return 0;
}

这里可以观察到和上一题一样

运行结果如图:

2.3.4 练习4

#include <stdio.h>
int main()
{
	char a[1000];
	int i;
	for (i = 0; i < 1000; i++)
	{
		a[i] = -1 - i;
	}
	//arr[i] --> char -128~127
	//-1 -2 -3 -4 ... -1000
	//-1 -2 -3 ... -128 127 126 125 ... 5 4 3 2 1 0 -1 ...
	//128 + 127 = 255
	printf("%d", strlen(a));
	return 0;
}

运行结果如图:

2.3.5 练习5

第一题

#include <stdio.h>
unsigned char i = 0;
//0~255
//当i等于255时
//00000000000000000000000011111111 - i(255)
//00000000000000000000000000000001 - 1
//00000000000000000000000100000000 - i + 1
//00000000 - i + 1 由于char只占8个比特位,所以发生截断
int main()
{
	//死循环打印"hello world"
	for (i = 0; i <= 255; i++)
	{
		printf("hello world\n");
	}
	return 0;
}

第二题

#include <stdio.h>
#include <Windows.h>
int main()
{
	unsigned int i;
	//当i等于0时
	//00000000000000000000000000000000 - i(0)
	//10000000000000000000000000000001 - -1的原码
	//11111111111111111111111111111110 - -1的反码
	//11111111111111111111111111111111 - -1的补码
	//00000000000000000000000000000000 - i
	//11111111111111111111111111111111 - i - 1 

	for (i = 9; i >= 0; i--)
	{
		//死循环打印
		printf("%u\n", i);
		Sleep(1000);
	}
	return 0;
}

运行结果如图:

打开计算器可以看到

2.3.6 练习6

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a[4] = { 1, 2, 3, 4 };
	int* ptr1 = (int*)(&a + 1);
	int* ptr2 = (int*)((int)a + 1);
	printf("%x,%x", ptr1[-1], *ptr2);
	return 0;
}

运行结果如图:

画图分析:

由于，vs2022采用的是小段存储，所以，存放数据的时候低字节存放在地址处高字节存放在高地址处，故取出来时高位在右边低位在左边

通过监视也可以观察到

一个字节一个字节的显示情况如图