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C语言（长期更新）第18讲：数据在内存中的存储

news 2025/9/19 6:05:40

C语言（长期更新）第18讲

数据在内存中的存储

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C语言（长期更新）第18讲

数据在内存中的存储

知识回顾

18.1 整数在内存中的存储

18.2 大小端字节序和字节序判断

18.2.1 什么是大小端

18.2.2 练习

18.3 浮点数在内存中的存储

18.3.1 浮点数存的过程

18.3.2 浮点数取的过程

知识回顾

上节课我们学习了内存函数，今天我们来学习内存函数，坐稳了，我们发车，gogogo，出发喽！

18.1 整数在内存中的存储

对于整数，内存中存放的是补码

原因有三：

使用补码可以将数值域和符号位统一处理

加法减法也可统一处理（CPU只有加法器）

补码原码之间的转换，运算过程相同，不需要额外的硬件电路

18.2 大小端字节序和字节序判断

18.2.1 什么是大小端

只要数据超过一个字节，就有存储顺序的问题

大端（存储）模式

数据低字节内容保存至内存高地址，高字节低地址

小端（存储）模式

低字节低地址，高字节高地址（在数字的存储上表现为倒着放）

18.2.2 练习

练习一

简述大小端概念，设计一小程序判断当前机器的字节序

思路：以1为例，大端末尾就是1，小端存储就是0

怎么拿到末位呢？可强制类型转换

注意不要直接强制类型转换为char

而是要先取地址再强制转换为char*类型，再解引用

why？因为只有解引用地址访问才是低地址的内容，而强制转换为char，语法没有规定，不同编译器处理不同，会导致结果不稳定。但是强转为char*后解引用，访问的一定是低地址的内容

练习二

注意存的时候要发生截断，打印的时候要提升

练习三

练习四

在完成这道题之前，首先我们需要先思考一个问题

char类型的取值范围为什么是-128到127

我们经过规律总结，得到一个圈

下面我们再来看这段代码

这下看懂了

练习五

unsigned char的取值范围是0~255，所以说条件很成立，陷入死循环

道理和前面一样，unsigned int一定是大于等于0的，所以条件恒成立导致死循环的产生

练习六

18.3 浮点数在内存中的存储

浮点数家族包括float double long double

浮点数取值范围在float.h中定义

我们先来看段代码

这段代码的运行结果可能会和我们设想的不大相同

怎么个事呢

我们发现，浮点数和整数的存储大不相同

在国际标准IEEE（电气电子工程协会）754中规定

任意一个二进制浮点数可以表示为以下形式

V = (-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，M是大于等于1，小于2的（其实就是1点几）
2^E 表示指数位

IEEE 754规定：

对于32位的浮点数，最⾼的1位存储符号位S，接着的8位存储指数E，剩下的23位存储有效数字M 对于64位的浮点数，最⾼的1位存储符号位S，接着的11位存储指数E，剩下的52位存储有效数字M

18.3.1 浮点数存的过程

IEEE 754 对有效数字M和指数E，还有⼀些特别规定。

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，只保存后⾯的小数部分。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。这样做的⽬的，是节省1位有效数字。

指数E，情况就⽐较复杂

⾸先，E为⼀个⽆符号整数（unsigned int）取值范围为0~255；如果E为11位，它的取值范围为0~2047。但是，我们知道，科学计数法中的E是可以出现负数的，所以IEEE 754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。