一、数据类型详细介绍
1、数据类型介绍
(1)基本的内置类型
//内置类型就是C语言自带的类型 char //字符数据类型 short //短整型 int //整形 long //长整型 long long //更长的整形 float //单精度浮点数 double //双精度浮点数
注:C语言中没有字符串类型。
(2)类型的意义
- 使用这个类型开辟内存空间的大小(大小决定了使用范围)。
- 如何看待内存空间的视角。
2、类型的基本归类
(1)整型
char
unsigned char
signed char
short
unsigned short [int]
signed short [int]
int
unsigned int
signed int
long
unsigned long [int]
signed long [int]
(2)浮点数
float
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* pi;
char* pc;
float* pf;
void* pv;
(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
二、整型在内存中的存储
⚪原码、反码、补码
计算机中的有符号数有三种表示方法,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。
⚪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、反、补码都相同。
对于整形来说:数据存放内存中其实存放的是补码。
为什么在计算机系统中,数值一律用补码来表示和存储呢?
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。
在内存中的存储:
补码:1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110 (-10的补码)f f f f f f f 6(-10的十六进制)我们可以看到对于 a 和 b 分别存储的是补码。但是我们发现顺序有点 不对劲, 这是为什么呢?
三、大小端介绍
1、什么是大小端
- 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。
2、为什么会有大端和小端呢?
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果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 0x0011 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。
下面这段代码会输出什么呢?
#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;
}
帮助理解:
注:char 是 signed char 还是 unsigned char。C 语言并没有规定,取决于编译器(大多数编译器下是 signed char)。
四、浮点型在内存中的存储
1、常见的浮点数
3.14159 1E10 浮点数家族包括: float 、 double 、 long double 类型。浮点数表示的范围: float.h 中定义。
2、标准规定
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V可以表示成下面的形式(了解即可):
- (-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。
举例来说:十进制的 5.0 ,写成二进制是 101.0 ,相当于 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 。十进制的 -5.0 ,写成二进制是 - 101.0 ,相当于 - 1.01×2^2 。那么,S =1 , M=1.01 , E=2 。
IEEE 754 规定: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 。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。
然后,指数E从内存中取出还可以再分成三种情况:
⚪E 不全为 0 或不全为 1这时,浮点数就采用下面的规则表示,即指数 E 的计算值减去 127 (或 1023 ),得到真实值,再将有效数字 M 前加上第一位的 1 。 比如: 0.5 ( 1/2 )的二进制形式为 0.1 ,由于规定正数部分必须为 1 ,即将小数点右移 1 位,则为 1.0*2^(-1) ,其阶码为 -1+127=126 ,表示为 01111110 ,而尾数 1.0 去掉整数部分为 0 ,补齐 0 到 23 位 00000000000000000000000 ,则其二进制表示形式为0 01111110 00000000000000000000000
⚪E全为0这时,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.xxxxxx 的小数。这样做是为了表示 ±0,以及接近于 0 的很小的数字。
⚪E全为1
这时,如果有效数字 M 全为 0,表示 ±无穷大(正负取决于符号位S);
浮点数存储的例子:
int main()
{
int n = 9; //以整型的视角放入
float *pFloat = (float *)&n;
printf("n的值为:%d\n",n); //以整型的视角拿出
printf("*pFloat的值为:%f\n",*pFloat); //以浮点型的视角拿出
*pFloat = 9.0; //以浮点型的视角放入
printf("num的值为:%d\n",n); //以整型的视角拿出
printf("*pFloat的值为:%f\n",*pFloat); //以浮点型的视角拿出
return 0;
}
num 和 *pFloat 在内存中明明是同一个数,为什么浮点数和整数的解读结果会差别这么大?
分析如下: