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C进阶数据的存储

news 来源：原创 2025/5/8 6:34:15

前言

这里将深入计算机，看计算机是如何进行数据的存储的，怎么在计算机里面筑巢
为什么会有debug和release两个玩意，太可恶了有时候bebug不行，release可以有时候又反之，知识人性的考研还是计算机的腐败
神奇的scanf在我编写程序与我摩擦出了怎么样的火花
大小端又是一个什么东西，究竟会为什么会改变我对存储的认知

一，VS的知识储备

1，debug和release的区别
两者的主要区别是在于编译的方式，优化等级，预处理器宏定义和运行时库
debug模式主要运用于调试，适合在开发阶段
release模式主要用于优化代码，提高执行效率，适用发布阶段

1，编译方式
debug模式下编译器会生成的可执行文件中包含调试信息
release模式下编译器会开启多种优化选项，以提高程序的执行效率

2，优化等级
bebug模式会关掉各种优化选项，以便调试程序
release模式会开启各种优化选项，以提高程序的执行效率

3，预处理器的宏定义
debug模式下通常会定义一些预处理器，以便调试程序，而release则不需要
常用的预处理器宏
为了区分这两种模式，通常会定义一些预处理器宏。例如：

在 Debug 模式 下，可能会定义 _DEBUG 或 DEBUG 宏

在 Release 模式 下，这些宏通常不会被定义

4，运行时库不一样
debug模式下运行时，库通常是多线程调试版本，而release为多线程，非调试版本，这是也为了减少可执行文件的大小，提高效率

Debug 模式（调试模式）

运行时库：通常是多线程调试版本（如 /MTd 或 /MDd）。这些库包含了调试信息和额外的错误检测机制，例如内存分配检查、缓冲区溢出检测等

特点：

包含调试符号信息，便于调试工具加载和使用

生成的可执行文件体积较大，运行速度较慢，但能提供丰富的调试支持

通常会生成 .pdb 文件，用于存储调试信息

Release 模式（发布模式）

运行时库：通常是多线程非调试版本（如 /MT 或 /MD）。这些库不包含调试信息，专注于性能优化

特点：

不包含调试符号信息，减少了可执行文件的体积

优化了代码执行效率，提升了程序的运行速度

更适合最终用户使用，因为其体积小、运行速度快

2，X86和X64
X86是32位的X86架构，此架构使用大多数旧的32位windows操作系统和处理器，如果你的应用程序在此平台运行，要选着这个X86架构
X64是64位的X64架构，此架构适用支持64位操作系统于处理器的计算机，X64无法在32位操作系统运型，但是可以又更大空间进行操作

32位和64位架构的区别：

地址空间：64位架构支持更大的地址空间

寄存器数量和宽度：64位架构有更多的寄存器，寄存器宽度更大

指令集：64位架构支持更复杂的指令集

性能和效率：64位架构通常更适合高性能计算和大数据处理

栈空间：64位系统可以支持更大的栈空间，但默认的栈大小并不一定比32位系统大

二，有趣的scanf()读取

我在使用scanf的时候遇到了这个问题

我想正常的输入一个带有空格的字符串，但是最后打印出来只有一个I，我的LOVE YOU没有了，是因为scanf扫描到I后面的空格的时候就忽略了后面的LOVE YOU

scanf() 在读取字符串得时遇到空白字符串(空格，制表符和换行符)时会停止读取，并将剩下的字符(包括换行字符)留在stdin输入流里面(不是键盘缓冲区)
#include <stdio.h>                                                                
#include <windows.h>                                                             
int main(void){                                                                   
    char str[80], str1[80], str2[80];                                           
    scanf("%s",str);/*此处输入:I love you!*/                                    
    printf("%s\n",str);                                                          
    Sleep(5000);/*这里等待5秒，告诉你程序运行到什么地方*/                       
    scanf("%s",str1);/*这两句无需你再输入,是对stdin流再扫描*/                  
    scanf("%s",str2);/*这两句无需你再输入,是对stdin流再扫描*/                  
    printf("%s\n",str1);                                                         
    printf("%s\n",str2);                                                         
    return 0;                                                                     
}     
由此可知残留的信息是保存在stdin输入流里面，而不是缓冲区里面

三，数据的存储引言
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>

int main() {
	int i = 0;
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	for (int i = 0;i < 12;i++) {
		arr[i] = 0;
		printf("hehe\n");
		return 0;
	}
	return 0;
}
我们这个代码其实是一个错误的代码，有数组溢出的风险，但是我们分别debug和release去运行
debug的

release反而相反

存储
C99(1999年推出的C语言第三代)里面有long long为8个字节
类型
long为4个字节或者8个字节>=int(在X86平台下为4字节，在X64平台下为4字节)
short为2字节
类型的意义：1，开辟内存空间的大小 2，看待内存空间的大小

整形家族
字符型本质就是ASCII码，所以划分到整形

char有三种类型，char!=signed char(不一定)这个取决于编译器，可能是signed char或者unsigned char
int有两种类型，int=signed int

signed和unsigned的意义
在现实生活中，如果没有负数(如：身高，体重，…)，有负数(温度，体温…)
有符号的正数范围会减小，无符号的正数的分为会变大

其他类型
自定义类型：数组，枚举，联合体，结构体
指针类型：空类型void*
void作为形参的时候，只是起说明作用

四，整数存储

进制的快速判断为多少的技巧

我看这个图不难的出里面其中的规律，每往前面前进对应的数字的次方都是+1，然后最后利用数字与这些数字相乘即可

进制的三种类型

三种类型：1，原码 2，补码 3，反码
正数：三种类型都是相同的
负数：反码：除符号位不变，其余的按位取反
补码：在反码的基础上加上1
内存其实存储的是二进制，但是在显示器上面显示的为16进制，并且存储的为二进制的补码
为什么要用补码而不是原码呢？
我们以1-1为例子

根据上面这个图，应该很快就可以理解了

大小端
如
int a = 20
0x 11 22 33 44
int b = -10
0x 55 66 77 88
大端：高位放高端小端：地位放高端
总：大端正常，小端反常
很多编译器都是以小端的形式存储的

五，小数存储

1E10为1.0*10^10
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>

int main() {
	int n = 9;
	float* pfloat = (float*)&n;
	printf("%d\n", n);
	printf("%f\n", *pfloat);
	*pfloat = 9.0;
	printf("%d\n", n);
	printf("%f\n", *pfloat);
}
当你看到这个答案，肯定会以为是9，9.000000，9，9.000000
当然答案并不是这个
答案是这个，为什么呢？接下来，小数的存储会给你答案

浮点数的存储规则：
根据IEEE规定，任意一个二进制浮点数V可以表示下面的形式
V=(-1)^s*M*2^E
(-1)^s为符号位 s=0为正数，s=1为正数
M为有效数字 >=1 <2
2^E表示指数

这里有两个例子，首先二进制表示这个浮点数，小数点的左边跟正数一模一样，小数点的右边也跟正数差不多，只不过为负的次方

为什么有的数字不精确，这就可以得出答案了，因为后面就是2^-1，2^-2……这样没办法对于一些数字的精确

计算机是对于ME有相关规定的
M
根据IEEE规定，在计算机内部保存M的时候，默认这个M为1的，如果只有一个M的话可以省掉不屑，如保存1.01的时候，可以写成.01
目的：提高精度，舍掉1存1，则从23位数跳到了24位数

E
unsigned int类型
但E也有可能为-1
0.5---0.1---1.0*2^-1---(-1)^0*1.0*2^-1
由于出现了-1，这个规则就需要完善
则就出现了中间值这个概念（以0.5为例子）
(浮点类型为1023，整形类型为127)
float---E(真实值)+127(中间值)---126---存储
double---E(真实值)+1023(中间值)---1022---存储
例子
5.5---(-1)^0*1.011*2^2
E1=E+127=129---存储

浮点数的拿出
E不全为0或者不全为1时
E-127，同时M前面加1，5.5为例子
这个就是在011前面加1.，然后后面这个次方2就是减去127即可

E全为0，直接为1-127或者1-1023就是真实值，表示无穷小
E全为1，这里M的有效数字为0，表示无穷大
E0.000……表示+-0无限接近0的数字

总结

1，debug和release
一个是运用到代码开发，一个运用到发布
debug是用于改进代码，会爆出相应的错误，但是包含的库文件就会更加庞大
release是用于优化代码，会自动优化代码，包含的库文件文件会比较小，但是不会报错，不适用代码开发

2，scanf()
遇到空格等字符会进行停止扫面，剩下的部分在stdin流里面，而不是键盘输入流

3，整数的存储
整形的家族是包括char类型的，而且要知道无符号和有符号的意义
整形的存储有三个形式，原码，反码，补码
计算机存储的补码，原因是可以便于进行计算，计算之后直接就是答案了

4，浮点数的存储
(-1)^s*M*2^E
首先我们利用二进制，小数点左边就是整数一样的二进制形式，右边就是次方为相反数，这个就是小数不可以精确的原因了
M规则：可以把第一个1省略掉，这样就可以从23位到24位，扩大范围
S规则：由于位unsigned int类型，所以就有了中间值这个概念，float：127 double：1023
浮点数存储位第一位：s值，后8位：表示M，剩下的就是小数点后面的数字了，然后再后面补0就好了