C语言中数据的存储详解

  • Z时代
  • 2024-01-10
  • 分类：IT

数据的存储首先就要说到数据的类型，类型决定了看待内存空间的视角。

C语言的数据类型分为内置类型和外置类型

1.内置类型

（1）整型数组

char（字符型）、short（短整型）、int（整型）、long（长整型）（signed 或者 unsigned）

（2）浮点型

float（单精度浮点型）、double（双精度浮点型）

2.自定义类型

（1）数组类型

此处需要注意的是，去掉数组名就是数组的类型

比如int arr[10]，去掉数组名arr，int [10]就是数组数据类型

（2）结构体类型（struct）

（3）枚举类型（enum）

（4）联合类型（union）

3.指针类型

4.空类型（void）

数据的存储形式就是以计算机的原码反码补码进行存储的

浮点型：不以原反补的形式进行存储

其他的数字又分为有符号数和无符号数

无符号数：无符号数的原反补三种码是一致的，存储的时候没有区别

符号数来：正数的原反补码是相同的，但是负数的原反补码需要经过运算转化（正数的最高位是0，负数的最高位是1）

原码：将二进制按照正负数形式翻译为二进制数字

反码：将原码的每一位取反

补码：反码+1

存储的时候一般存储数字的二进制序列补码

同时数据的存储存在大小端

内存空间具有编号，编号小的为低地址，编号大的为高地址

大端存储：数据的低位保存在内存的高地址中

小端存储：数据的低位保存在内存的低地址中

每个机器的存储方式不同，可以用如下一段简单代码来观察电脑是哪一种存储方式

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = 1;
	char* p = (char*)&a;
//此处将整型地址强制转化为字符型
//强制转化并不影响地址的存储，只会影响读取
//指针决定读取内存的位数，字符型指针在解引用时只解1字节，整型指针在解引用时解4字节
//a存储时，a是正数，原反补相同
//00000000 00000000 00000000 00000001
//指针在强制转化为字符型之后只能读取该内存的前8位
//如果该指针解引用后结果是1，该数据存储结果为00000001 00000000 00000000 00000000
//如果不是，该数据存储结果为00000000 00000000 00000000 00000001
	if (*p == 1)
	{
		printf("小端\n");
	}
	else
	{
		printf("大端\n");
	}
	return 0;
}

字符型

char/signed char 所对应的存储区间为-128~127，同时规定10000000为-128。

为了理解signed与unsigned，适用如下例题

#include<stdio.h>
int main()
{
	unsigned int i;
	for (i = 9; i >= 0; i--)
//在这个循环开始之前就需要注意到，i需要小于0，该循环才会停止
//但是此时的i是一个unsigned类型，本身存储的时候并没有预留符号位，是没有办法破开循环的
//该循环是死循环
	{
		printf("%d", i);
	}
}

signed与unsigned的区别就在于能否表示正负数

在数据的存储时，是否存在符号位

signed char与char类型的存储也可以用一个图来说明

中间的分界线即为正负分界线，第一位即为符号位。符号位为1是负数，符号位为0即为正数

理解char的存储范围，借用如下例题

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
	char a[1000];
	int i;
	for (i = 0; i < 1000; i++)
	{
		a[i] = -1 - i;
	}
	printf("%d", strlen(a));
	return 0;
}
//i是int类型，可以随着循环不断增长，但是对于a这个数组来说，能存储的数据有限。
//数组a是字符型，字符型数组能存储的范围就是-128~127之间，一共255个数，所以数组长度也是255

运行结果：255

int等类型的存储方式与char相似，这里就不在多做赘述

利用一个例子来证明浮点型存储与整型存储不同

#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);
//此处以单精度浮点型的指针取出存储在整形中的数据
	*pfloat = 9.0;
	printf("n的值为：%d\n", n);
	printf("*pfloat的值为：%f\n", *pfloat);
//此处通过单精度浮点型的指针更改原本存储在整型中的数字，并将其更改为单精度浮点型数字
	return 0;
}

输出结果：

n的值为：9

*pfloat的值为：0.000000

n的值为：1091567616

*pfloat的值为：9.000000

由此可见，单精度浮点型的指针并不能成功取出原本存储在整形中的数字，而第二步中通过单精度浮点型的指针所更改的整形的值，n也无法成功取用，所打出来的数字并不是9。由此可见二者的存储方式是存在较大差异的，所以下面对浮点型的存储方式进行讲解。

浮点型

浮点型并不依靠数据的原反补码进行存储

浮点型有其特殊的规定

（E也可以理解为最高此项所对应的阶次）

用实例来证明一下

比如8.5这个浮点数

转化为二进制

1000.1

对于这个数而言，存储成图中形式就是

（-1）^0*1.0001*2^3

存储就是

0 00000011 00000000000000000010001

此时假设我们所申请到的内存是一个条状，那么对于浮点数而言的数据存储方式如图所示

 

 单精度浮点型对应的就是图一中所示，SME分布在不同的位置，图二的所示为双精度浮点型，双精度与单精度浮点型所对应的E与M不同。

（一）

就是E的值，既不能全为0，也不能全为1，且E的存储值与真实值不相同

为了表示极小的小数，比如1*10^-10，因为E本身不具有符号位，所以不能表示负数

单精度：E=真实值+127

双精度：E=真实值+1023

加完之后再转化为二进制存储为E，拿出来使用的时候再将这个数字减去

特殊情况1：E为全0

单精度的E此时的真实值为-127，该浮点数几乎等于0，是一个几乎不存在的数字

特殊情况2：E为全1

单精度的E此时的真实值为128，该浮点数是为正负无穷大的数字

（二）

对于M来说，M的值既然是在区间【1，2）之间，则位于整数部分的肯定为1

再次利用单精度浮点型存储8.5

该数字的M为1.0001

为了能让浮点数表达更大的数字，且M中处于个位的数字固定为1，之后就规定，M中个位的1可以不再进行存储，等到取用的时候再进行添加。

总结

本篇文章就到这里了，希望能够给你带来帮助，也希望您能够多多关注的更多内容!

以上是 C语言中数据的存储详解 的全部内容， 来源链接： utcz.com/p/247736.html

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