[C++知识库]【C语言】整形数据的存储

一、整形计算机表示及内存中的存储

1.整形计算机表示

数值有不同的表示形式——2进制【0b开头】、8进制【0开头】、10进制【没有前缀】、16进制【0x开头】等。

2进制序列写成16进制序列时，4个比特位和为一个【分别对应2的0、1、2、3次方】，每两个放到一块，前边再加上0x

内存中本质还是2，但是为了我们分析/编译器显示方便，一般会表示16进制。

整数的二进制的三种表示形式：

原码：直接通过正负的形式写出的二进制序列就是原码

反：原码符号位不变，其他位按位取反得到的就是反码

补：反码+1

另外：原码除了可以通过补码产生的逆运算得到，也可以由补码+1，在按位取反（符号位除外）得到。

三种表示方法均有符号位和数值位两部分，符号位都是用0表示“正”，用1表示“负”，而数值位表示各不相同。

正整数

正整数原反补相同

负整数

写出原码，根据计算规则算出反码补码。

2. 整形内存表示——补码

对于整形，计算机存放的其实是补码的二进制序列。

原因

在计算机系统中，数值一律用补码来表示和存储。

原因

使用补码，可以将符号位和数值域统一处理；-----1

同时，加法和减法也可以统一处理（CPU****只有加法器）-----2

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。-----3

二、大小端字节序详解

我们已经知道整数在计算机内部统统存的都是补码，但是我们可以看到他们显示的顺序好像跟我们以为的补码不太一样，这里就涉及到了大小端字节序的问题。

1. 什么是大小端字节序

大端（存储）：数据低位存储在内存的高地址、数据高位存储在内存的低地址。

小端（存储）：数据高位存储在内存的高地址、数据低位存储在内存的低地址。

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2.为什么会有大小端字节序之分

在计算机系统中，我们是以字节为单位的，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（要看具体的编译器）

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。

简言之，只要超过两个字节以上就有顺序问题，char、double等都有——内存存储问题。

但是存储顺序——五花八门，其他的太麻烦，正放反放两种比较方便。

【画图时无特殊要求时，低地址到高地址是根据自己习惯决定的】

补充

大端存储和小端存储都取决于硬件，市面上大部分都是小端存储，这些跟编译器没有什么关系

例如，x86结构就是小端模式

3.一道真题

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。（10分）

所以我们只要拿到它的第一个字节存储的值看是0还是1，就可以判断。——这里体现了指针类型的意义。

所以，答案可以为

#include <stdio.h>
int check_sys()
{
	int a = 1;
	return *(char*)&a;
}
int main()
{
	int ret = check_sys();
	if (ret == 1)
		printf("小端\n");
	else
		printf("大端\n");
	return 0;
}

补充：【&a，是地址编号，本质上是一个整形】——所以打印的时候可以以%d形式打印。

4.练习题

1）该段程序输出什么？

#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; 
}

2）下面程序输出什么？

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

3)下面程序输出什么？

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

4）

int i= -20;
unsigned  int  j = 10;
printf("%d\n", i+j); 

//按照补码的形式进行运算，最后格式化成为有符号整数

5）

unsigned int i;
for(i = 9; i >= 0; i--)
{
    printf("%u\n",i);
}

6）

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

7）

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

三、重点强调

1.整数内存存储形式——补码

2.整数运算——补码，原码/其他形式打印

3.特别小心无符号数，同时小心strlen的返回值。

4.截断的方法——从补码的低位开始，整型提升方法——复习操作符之整形提升算数转换那块。

5.大小端字节序存储这块知识多与指针练习题紧密结合，特别小心。