[C++知识库]# 数据类型及存储

## 目录

### 1.数据类型

#### 1.1基本的内置类型

| 类型 ? ? ?| 含义 ? ? ? ? | 所占空间大小/字节 |
| --------- | ------------ | ----------------- |
| char ? ? ?| 字符型 ? ? ? | 1 ? ? ? ? ? ? ? ? |
| short ? ? | 短整型 ? ? ? | 2 ? ? ? ? ? ? ? ? |
| int ? ? ? | 整形 ? ? ? ? | 4 ? ? ? ? ? ? ? ? |
| long ? ? ?| 长整型 ? ? ? | 4 ? ? ? ? ? ? ? ? |
| long long | 长整型 ? ? ? | 8 ? ? ? ? ? ? ? ? |
| float ? ? | 单精度浮点型 | 4 ? ? ? ? ? ? ? ? |
| double ? ?| 双精度浮点型 | 8 ? ? ? ? ? ? ? ? |

#### 1.2构造类型

数组类型 ? ? ?//arrey

结构体类型 ?//struct

枚举类型 ? ? //enum

联合类型 ? ?//union

#### 1.3指针类型 ?*p

**每种数据类型都可以定义其指针**

eg. ? int* char* ?float* ?struct* ?void*

#### 1.4空类型

void ? 无类型//常用于函数返回类型、函数参数、指针类型

### 2.数据在内存中的存储

**我们知道：一个变量的创建过程就是在内存中开辟空间，空间的大小由其类型决定**

#### 2.1整形家族

看两个例子

```c
int a = 3；//正数
int b=-3;//负数
```

a 和 b均占4个字节，具体存储如下：


03 00 00 00

##### 2.1.1原码，反码，补码

计算机中的整数有三种表示方法：原码、反码、补码，均有**符号位**和**数值位**两部分。’0‘为正，’1‘为负。

正数 ：原码反码补码相同，均为其对应2进制

| 10进制数 | 正数 | 对应二进制数 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? |
| -------- | ---- | ------------------------------------------------ |
| 3 ? ? ? ?| 原码 | 0 ?000，0000，0000，0000，0000，0000，0000，0011 |
| ? ? ? ? ?| 反码 | 0 ?000，0000，0000，0000，0000，0000，0000，0011 |
| ? ? ? ? ?| 补码 | 0 ?000，0000，0000，0000，0000，0000，0000，0011 |

负数：

原码：直接转换为其二进制

补码：符号位不变，其他位次取反

补码：反码+1

| 10进制数 | 负数 | 对应二进制数 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? |
| -------- | ---- | ------------------------------------------------------ |
| -3 ? ? ? | 原码 | 1 ?000，0000，0000，0000，0000，0000，0000，0011 ? ? ? |
| ? ? ? ? ?| 反码 | 1 ?111，1111，1111，1111，1111，1111，1111，1111，1100 |
| ? ? ? ? ?| 补码 | 1 ?111，1111，1111，1111，1111，1111，1111，1111，1101 |

对比上面的内存图，可以发现，整形数据类型存储的是**补码**的16进制形式，但是顺序好像不太对，为什么呢？

这是由编译器模式决定的，X86为小端模式


##### 2.1.2大小端模式

###### 2.1.2.1大小端字节序产生的原因

在计算机系统中，**地址以字节为单位的**，每个地址单元都对应着一个字节，一个字节为8 bit。但是在C语言中除了8 bit的char之外，还有16 bit的short型，32 bit的long型（要看具体的编器），另外，对于位数大于8位的处理器，例如16位或者32位的处理器，**由于寄存器宽度大于一个字节**，那么必然存在着一个**如何将多个字节安排**的问题。因此就导致了**大端存储模式**和**小端存储模式**。

###### 2.1.2.2写个程序判断当前编译器为大端模式还是小端模式 ? ?

```c
#include <stdio.h>
int check_sys()
{
? ?int i = 1;
? ?return (*(char *)&i);//强制类型转换为char*，访问第一个字节即可
}
int main()
{
? ?int ret = check_sys();
? ?if(ret == 1)
? ?{
? ? ? printf("小端\n");
? ?}
? ?else
? ?{
? ? ? printf("大端\n");
? ?}
? ?return 0;?
}
```

#### 2.2浮点型家族

##### 2.2.1基本概念

常见浮点型数

3.14159

1E10

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：

**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，1<=M<2

2^E表示指数位。

| 单位：bit ? ?| S符号位 | E指数位 | M有效位 |
| ------------ | ------- | ------- | ------- |
| float（32） ?| 1 ? ? ? | 8 ? ? ? | 23 ? ? ?|
| double（64） | 1 ? ? ? | 11 ? ? ?| 52 ? ? ?|

**M**

?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

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，只保存后面的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。这样做的目的，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。

**E**(unsigned int)

float ?E有8bit，可以·表示0-255；double E有11bit，可以表示0-2047。但实际情况中指数可以为负数，引入一个中间数，并规定：对于float的E，其值为真实值加上中间数127；对于double的E，其值为真实值加上中间数1023；

例如 2^10 ? E=10+127=137;存储形式10001001；

分为以下三种情况

**1.E有0有1**

这时，浮点数就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（1/2）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=126**，表示为01111110，而尾数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:?

| 0 ? ?| 01111110 | 00000000000000000000000 |
| ---- | -------- | ----------------------- |

**2.E全为0**

这时，浮点数的指数E等于**1-127（或者1-1023）**即为真实值，

有效数字M不再加上第一位的1，而是还原为0.xxxxxx的小数。这样做是为了表示±0，以及接近于0的很小的数字。

**3.E全为1**

这时，如果有效数字M全为0，表示±无穷大（正负取决于符号位s）；

##### 2.1.2练习

```c
int main()
{
? int n = 9;
? float *pFloat = (float *)&n;
? printf("n的值为：%d\n",n);//9
? printf("*pFloat的值为：%f\n",*pFloat);//0.000000
? *pFloat = 9.0;
? printf("num的值为：%d\n",n);//1091567616
? printf("*pFloat的值为：%f\n",*pFloat);//9.000000
? return 0;?
}
```

9 （16进制） ? 0x 0000 1001

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? S=0;E=0；M=1001；

*pFloat ? ?按照位数补齐（1+8+23）

? ? ? ? ? ? 0|000，0000,0|000,000,000,0000,0000,1001 ?写成规定形式为

（-1）^0**0.000,000,000,0000,0000,1001* *2^(-126) ? =1.001x2^(-146) ? ?是个很小的数，以浮点数形式打印，在float的精度范围内显然是0.000000

9.0 ? 本身就是浮点类型 ? 直接转换 ? 1001.0 ?=(-1)^0**1.001* *2^(3) ? ?S=0;M=1.001,E=3+127=130 ?即 10000010

? ? ? ? ? ? ? 0|100,0001,0|000,0000,0000,0000,0000,0000 ? ?是个32位整形2进制数，以10进制数形式打印就是1091567616