C语言题目与练习解析：配套《数据在内存中的存储》

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前言：

本篇是上一篇《数据在内存中的存储》的练习篇，为了缩减上一篇的篇幅，将练习篇特意摘出来供大家深入思考

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正文：

1.4.2 练习2

#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;
}

运行结果：

a=-1,b=-1,c=255

解析：

//char a = -1 一个字节
//a = 0x10000001 
//----->补码：0x11111111 
//----->整数提升，默认有符号，前面补1：0x11...11111111
//----->原码：10000...00000001----->最终结果：-1

//b与a同理，结果也为-1

//c与ab前面相同
//整数提升时前面补0：0x00...11111111
//----->原码与补码相同：0x00...11111111----->最终结果：255

1.4.3 练习3

#include <stdio.h>
int main()
{char a = -128;printf("%u\n",a);return 0;
}

运行结果：

4294967168

解析：

//char a = -128 一个字节
//好像一个字节无法放得下-128，那先让我们来看一下char（默认有符号）是如何储存的

实际上，我们可以看一下这个存储方式，每一个表格就代表了一个bit，在第一个数字代表的是符号位的情况下，我们就能发现除了0x10000000以外，其他都很正常，可以理解为一个循环

其实在内部的定义里面这个0x10000000被认为是 -128 而非 “-0”

这样子的话这个-128就很好处理了

//a的补码：0x10000000
//----->整数提升：0x11...10000000
//----->输出：4294967168

为什么这里不需要再由原码转换为补码呢？
因为 %u 是用于输出无符号整数的格式符，而无符号整数在计算机中没有原码、反码、补码的区分—— 它们的二进制表示就是其本身的数值形式，直接对应十进制的非负整数。

1.4.4 练习4

#include <stdio.h>
int main()
{char a = 128;printf("%u\n",a);return 0;
}

运行结果：

4294967168

解析：

//char a = 128 同样是一个字节
//存的也就是`0x10000000`，而如果以`%u`的形式输出，结果必然和上面是一样的

1.4.5 练习5

#include <stdio.h>
int main()
{char a[1000];int i;for(i=0; i<1000; i++){a[i] = -1-i;}printf("%d",strlen(a));return 0;
}

运行结果：

255

解析：

按照常规结果来说的话，大家一定认为是输出随机值，因为根本没有\0，但是别忘了我们刚才分析的有符号char类型，这里当strlen（a）=255时,这里的a[i]此时也刚好为255，而再加1就会变成0（溢出）0x10000000
也就是说，在256之前就会循环停止，这就导致了输出255

1.4.6 练习6

#include <stdio.h>
unsigned char i = 0;
int main()
{for(i = 0;i<=255;i++){printf("hello world\n");}return 0;
}

运行结果：

hello world
hello world
hello world
...
//死循环

解析：

为什么会造成死循环呢？
我们知道无符号char的范围是0-255

而注意函数循环到最后是256，当 i = 256时，由于循环溢出就会导致归零，死循环就形成了

1.4.7 练习7

#include <stdio.h>
int main()
{unsigned int i;for(i = 9; i >= 0; i--){printf("%u\n",i);}return 0;
}

运行结果：

//对于运行结果想必大家也猜到了
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
4294967295
4294967294
//...循环

解析：

这个循环是怎么造成的呢？
其实就是当 i = -1 的时候由于是无符号整型，就导致了实际上系统识别出来的是4294967295
从而造成了死循环

1.4.8 练习8

#include <stdio.h>
//X86环境 ⼩端字节序 
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;//%x意思是16进制输出
}

运行结果：

4，2000000

解析：

对于*ptr1[-1]来说，小端字节序，第一个&a处存的就是4，而&a+1处存的就是3，ptr1[-1]处存的也就是4
对于*ptr2来说，(int *)((int)a + 1)将a处地址强转为int类型，然后加1，再强转为int*
类型
仔细分析：（int*）（int）a+1就相当于是在基础上向后偏移一个字节，这个字节由于小段排序，刚好就是 0x 02 00 00 00 ，这就导致了输出为2000000

2.1.1 练习9

#include <stdio.h>
int main()
{int n = 9;float *pFloat = (float *)&n;printf("n的值为：%d\n",n);printf("*pFloat的值为：%f\n",*pFloat);*pFloat = 9.0;printf("num的值为：%d\n",n);printf("*pFloat的值为：%f\n",*pFloat);return 0;
}

运行结果：

n的值为：9
*pFloat的值为：0.000000
num的值为：1091567616
*pFloat的值为：9.000000

解析：

//对于int n = 9用%d输出和*float = 9.0用%f输出，这两个都是正常输出
//而对于int n = 9用%f输出和*float = 9.0用%n输出，我们需要先了解一下浮点数的存储规则，这里只直接说明

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

即：


如图，float类型浮点数在内存中是这样分配的

接下来我们正常分析 int n = 9是这样的存储的：
补码：00000000 00000000 00000000 00001001
解析时他会这样子：0 00000000 00000000000000000001001
即浮点数：1.084×10^-38
这样的话已经非常接近于0了，近似于0

同理：*pFloat = 9.0 是
补码：0 10000010 00100000000000000000000
直接%d输出的话就会自动识别为整型
即整数：1091567616

• 本节完…