初识C语言11.数据在内存中的存储
目录
前言：
一、整数在内存中的存储：补码的“设计智慧”
1.1 补码的本质：简化运算
二、大小端字节序：多字节数据的“排列游戏”
2.1 字节序的定义
2. 2为什么要关心字节序？
2.3练习
三、浮点数在内存中的存储：IEEE 754的“精密编码”
3.1 IEEE 754标准：三部分拆分
3. 2代码验证浮点数存储
四、总结：理解内存存储的意义
完
前言：
在C语言编程中，数据在内存的存储是“看不见但关键”的底层逻辑。它决定了变量如何被读取、运算，甚至影响程序的正确性与跨平台性。下面从整数、字节序、浮点数三个核心维度，结合原理、示例与代码，深度解析。
一、整数在内存中的存储：补码的“设计智慧”
在计算机中，数据是以二进制的形式存储在内存中的。对于整数的存储，主要有原码、反码和补码三种方式。每种方式都由符号位和数值位组成。符号位占一个bit，用0表示正数，1表示负数，其余的位为数值位。
数据存放内存中其实存放的是二进制的补码:
为什么要用补码呢？
1.1 补码的本质：简化运算
为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。
核心逻辑是：
- 正数：补码 = 原码（直接存储二进制值）。
- 负数：补码 = 原码（符号位不变）取反 + 1。
示例：
int a = 5 与 int b = -5 的存储
- a = 5 （二进制原码： 00000000 00000000 00000000 00000101 ）：
补码与原码一致，直接存入内存，即 0x00000005 。
- b = -5 （原码： 10000000 00000000 00000000 00000101 ）：
① 原码取反（符号位不变）： 11111111 11111111 11111111 11111010 。
② 取反后 + 1： 11111111 11111111 11111111 11111011 （补码），存入内存为 0xFFFFFFFB 。二、大小端字节序：多字节数据的“排列游戏”
2.1 字节序的定义
多字节数据（如 int 占4字节）在内存中，字节的顺序分为两种：
- 大端序（Big-Endian）：高位字节存低地址，低位字节存高地址。
例： 0x12345678 → 内存顺序（低地址到高地址）： 12 34 56 78 。
- 小端序（Little-Endian）：低位字节存低地址，高位字节存高地址。
例： 0x12345678 → 内存顺序（低地址到高地址）： 78 56 34 12 。
2. 2为什么要关心字节序？
跨平台通信（如网络传输、文件读写）时，不同设备字节序可能不同。若不统一，会出现“数据错乱”。
2.3练习
请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
#include <stdio.h>
int check_sys()
{
int i = 1;
return (*(char *)&i);
}
int main()
{
int ret = check_sys();
if(ret == 1)
{
printf("⼩端\n");
}
else
{
printf("⼤端\n");
}
return 0;
}三、浮点数在内存中的存储：IEEE 754的“精密编码”
3.1 IEEE 754标准：三部分拆分
浮点数（ float / double ）遵循IEEE 754标准，将数值拆为：
- 符号位（S）：1位，0表示正，1表示负。
- 指数位（E）： float 占8位（偏移量127）， double 占11位（偏移量1023）。
- 尾数位（M）： float 占23位， double 占52位（隐含最高位“1”，节省1位存储）。
示例： float c = 5.5 的存储过程
步骤1：将 5.5 转为二进制科学计数法。5.5 → 二进制： 101.1 → 科学计数法： 1.011 × 2² 。步骤2：拆分三部分。- 符号位（S）：0（正数）。
- 指数位（E）：指数 2 + 偏移量 127 = 129 → 二进制： 10000001 。
- 尾数位（M）： 011 （去掉隐含的“1”），剩余20位补0 → 01100000000000000000000 。步骤3：组合为32位二进制。0 10000001 01100000000000000000000 → 十六进制： 0x40B00000 。3. 2代码验证浮点数存储
#include <stdio.h>
int main() {float c = 5.5f;// 以十六进制打印float的4字节存储printf("5.5的float存储（十六进制）：%x\n", *(unsigned int*)&c); return 0;
}输出：
四、总结：理解内存存储的意义
掌握数据在内存的存储，能帮我们：
- 避免整数溢出（如 int 最大值加1变成负数）。
- 解释浮点数精度丢失（如 0.1 + 0.2 != 0.3 ，因二进制无法精确表示部分小数）。
- 解决跨平台数据兼容问题（如网络传输前统一字节序）。
这些底层知识，是C语言开发者从“写能运行的代码”到“写健壮、高效代码”的必经之路。