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c语言内存函数以及数据在内存中的存储

news 2025/7/15 5:25:50

代码见：登录 - Gitee.com

1. memcpy使用和模拟实现

strcpy，strncpy是拷贝字符串的，有局限性

函数原型：

void * memcpy ( void * destination, const void * source, size_t num );
功能：
memcpy 是完成内存块拷⻉的，不关注内存中存放的数据是什么
函数 memcpy 从 source 的位置开始向后复制 num 个字节的数据到 destination 指向的内存
位置。
如果 source 和 destination 有任何的重叠，复制的结果都是未定义的。
（内存重叠的情况使⽤ memmove 就⾏）
memcpy 的使⽤需要包含 <string.h>
参数：
destination ：指针，指向⽬标空间，拷⻉的数据存放在这⾥
source ：指针，指向源空间，要拷⻉的数据从这⾥来
num ：要拷⻉的数据占据的字节数
返回值：
拷⻉完成后，返回⽬标空间的起始地址

2. memmove使用和模拟实现

函数原型：

void * memmove ( void * destination, const void * source, size_t num );
功能：
• memmove函数也是完成内存块拷⻉的
• 和memcpy的差别就是memmove函数处理的源内存块和⽬标内存块是可以重叠的。
• memmove的使⽤需要包含<string.h>
参数：
destination ：指针，指向⽬标空间，拷⻉的数据存放在这⾥
source ：指针，指向源空间，要拷⻉的数据从这⾥来
num ：要拷⻉的数据占据的字节数
返回值：
拷⻉完成后，返回⽬标空间的起始地址

3. memset函数的使用

函数原型：

void * memset ( void * ptr, int value, size_t num );
功能：
• memset 函数是⽤来设置内存块的内容的，将内存中指定⻓度的空间设置为特定的内容。
• memset 的使⽤需要包含 <string.h>
参数：
ptr ：指针，指向要设置的内存空间，也就是存放了要设置的内存空间的起始地址。
value ：要设置的值，函数将会把 value 值转换成 unsigned char 的数据进⾏设置的。也就是
以字节为单位来设置内存块的。
num ：要设置的内存⻓度，单位是字节。
返回值：返回的是要设置的内存空间的起始地址。

4. memcmp函数的使用

函数原型：

int memcmp ( const void * ptr1, const void * ptr2, size_t num );
功能：
⽐较指定的两块内存块的内容，⽐较从ptr1和ptr2指针指向的位置开始，向后的num个字节
memcmp 的使⽤需要包含 <string.h>
参数：
ptr1 ：指针，指向⼀块待⽐较的内存块
ptr2 ：指针，指向另外⼀块待⽐较的内存块
num ：指定的⽐较⻓度，单位是字节

返回值：

5.整数在内存中的存储

整数的2进制有三种表示方式：原码，反码和补码

有符号整数，三种表示方法均有符号位和数值位

无符号整数始终>=0

正整数的原，反，补码都相同，负整数三种表示方法各不相同。

对于整型：数据存放在内存中实际存放的是二进制的补码。

因为在计算机系统中，数值⼀律用补码来表示和存储。使用补码，可以将符号位和数值域统⼀处理，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。

6.大小端字节序和字节序判断

在a,b中的数字是按照字节为单位，倒着存储

6.1什么是大小端

超过一个字节的数据在内存中存储时，有存储顺序的问题，按不同的存储顺序，分为大端字节序存储和小端字节序存储。

大端存储：数据的高位字节内容保存在内存的低地址处，低位字节保存在高地址处。

小端存储：数据的高位字节内容保存在内存的高地址处，低位字节保存在低地址处。

6.2为什么有大小端？

在计算机系统中，以字节为单位，而每个地址单位都对应着一个字节，一个字节为8bit位，不过在c语言中除了8bit的char型外，还有16bit的short型，32bit的long型（看具体编译器），另外，对于位数大于8位的处理器，由于寄存器宽度大于一个字节，那么必然存在如何将多个字节安排的问题。所以导致大端存储模式和小端存储模式。

我们常用的x86结构是小端模式，而KEIL C51为大端模式，很多ARM，DSP都为小端模式，有些ARM处理器还可以由硬件选择是大端还是小端。

6.3练习

6.3.1练习1

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。

6.3.2练习2

signed char取值范围：-123~127

unsigned char取值范围：0~255

6.3.3练习3

6.3.4练习4

6.3.5练习5

6.3.6练习6

7.浮点数在内存中的存储

常见的浮点数：3.14159、1E10（1.0乘以10的十次方）等，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。

输出结果是什么？

7.1浮点数的存储

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：

举例：

IEEE 754规定：

7.1.1浮点数存的过程

IEEE 754对有效数字M和指数E，还有一些特别的规定：

由于1 ≤ M < 2 ，也就是说，M可以写成 1.xxxxxx 的形式，其中 xxxxxx 表示小数部分。 IEEE754规定，在计算机内部保存M时，默认这个数的第⼀位总是1，因此可以被舍去，只保存后面xxxxxx部分。比如保存1.01的时候，只保存01，等到读取的时候，再把第⼀位的1加上去。这样做目的，是节省1位有效数字。以32位浮点数为例，留给M只有23位，将第⼀位的1舍去以后，等于可以保存24位有效数字。

对于指数E：

E为⼀个无符号整数（unsigned int）意味着，如果E为8位，它的取值范围为0~255；如果E为11位，它的取值范围为0~2047。而科学计数法中的E是可以出现负数的，所以IEEE754规定，存入内存时E的真实值必须再加上⼀个中间数，对于8位的E，这个中间数是127；对于11位的E，这个中间数是1023。比如，2^10的E是10，所以保存成32位浮点数时，必须保存成10+127=137，即10001001。

7.1.2浮点数取的过程

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（常规情况）

浮点数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(中间值)=126，表示为01111110，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：