前言

在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式都是以0和1的形式存儲(chǔ)，也就是二進(jìn)制的形式，數(shù)據(jù)是如何向內(nèi)存寫入的呢？整形數(shù)據(jù)以補(bǔ)碼的形式存儲(chǔ)，浮點(diǎn)型的存儲(chǔ)規(guī)則較多，類似于科學(xué)計(jì)數(shù)法。

‍數(shù)據(jù)類型介紹

為什么需要有這些數(shù)據(jù)類型？

數(shù)據(jù)類型解決了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的問題。

‍整形數(shù)據(jù)在內(nèi)存中存儲(chǔ)

整數(shù)中有三種二進(jìn)制表示形式，分別是原碼、反碼、補(bǔ)碼，正整數(shù)的原碼 = 反碼 = 補(bǔ)碼，通常取最高位作為符號(hào)位。

原碼：直接將正負(fù)整數(shù)按照二進(jìn)制形式轉(zhuǎn)換即可。

15原碼:  (0) 1111 
-15原碼: (1) 1111
23原碼:  (0) 10111
-28原碼: (1) 11100
注意：()表示符號(hào)位,1表示負(fù)，0表示正。

補(bǔ)碼：負(fù)整數(shù)的補(bǔ)碼將原碼的符號(hào)位不變，其它位依次取反。

15反碼:  (0) 1111 
-15反碼: (1) 0000
23反碼:  (0) 10111
-28反碼: (1) 00011

反碼：負(fù)整數(shù)的反碼在補(bǔ)碼的基礎(chǔ)上+1

15補(bǔ)碼:  (0) 1111 
-15補(bǔ)碼: (1) 0001
23補(bǔ)碼:  (0) 11000
-28補(bǔ)碼: (1) 00100

對(duì)于整形數(shù)據(jù)來說：數(shù)據(jù)存放的實(shí)際是存放補(bǔ)碼。

當(dāng)我們定義變量時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)變量的數(shù)據(jù)類型，給變量開辟空間。這也是為什么要引入數(shù)據(jù)類型這個(gè)概念。

1.舉例：5是如何存儲(chǔ)到內(nèi)存中

5是一個(gè)整形常量，在C語言中寫一個(gè)整形常量，不超過int類型所能表示的范圍，以32位表示整形常量。

5的原碼碼 = 補(bǔ)碼 = 反碼

5原碼：00000000 00000000 00000000 00000101

5存入short類型的變量：取后16位

00000000 00000000 00000000 00000101

5存入int類型的變量：取32位

00000000 00000000 00000000 00000101

2.舉例：-10是如何存儲(chǔ)到內(nèi)存中的 

-10原碼：10000000 00000000 00000000 00001010

-10反碼：11111111 11111111 11111111 11110101

-10補(bǔ)碼：11111111 11111111 11111111 11110110

-10存入short類型：取后16位

11111111 11111111 11111111 11110110

-10存入int類型變量：取32位

11111111 11111111 11111111 11110110

 如何取出數(shù)據(jù)？

取出數(shù)據(jù)首先要知道數(shù)據(jù)的地址，得到地址后，如何確定取出范圍，由變量的數(shù)據(jù)類型來決定。

int main()
{
	/*
	a的原碼、反碼、補(bǔ)碼：00000000 10011000 10010110 1000000
	*/
	int a = 10000000;
	/*
	b是short*類型，解引用訪問時(shí)，只有訪問兩個(gè)字節(jié)的權(quán)限
	*b拿出的數(shù)據(jù)是補(bǔ)碼： 10010110 10000000->原碼：11101001 10000000
	*/
	short* b = &a;
	printf("%d", *b);//-27008
	return 0;
}

為什么要使用補(bǔ)碼的形式存儲(chǔ)？

在計(jì)算機(jī)中CPU有中，只有加法器。以補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)，符號(hào)位參與運(yùn)算，既可以計(jì)算減法也可以計(jì)算加法。

大端存儲(chǔ)模式：指數(shù)據(jù)的低位保存在內(nèi)存的高地址中，而數(shù)據(jù)的高位，保存在內(nèi)存的低地址中。

小端存儲(chǔ)模式：指數(shù)據(jù)的低位保存在內(nèi)存的低地址中，而數(shù)據(jù)的高位，保存在內(nèi)存的高地址中。

 大小端主要由處理器決定，與編譯器，操作系統(tǒng)這些沒有直接的關(guān)系。

‍浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)在內(nèi)存存儲(chǔ)

根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)IEEE（電氣和電子工程協(xié)會(huì)）754，任意一個(gè)二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)V可以表示成下面的形式：

• (-1)S*M*2^E
• (-1)S表示符號(hào)位，當(dāng)S = 0，V為正數(shù)；S = -1，V為負(fù)數(shù)
• M表示有效數(shù)值，大于等于1，小于2
• 2^E表示指數(shù)位 

類似于科學(xué)計(jì)數(shù)法：1090 = 1.090*10^3 

IEEE754規(guī)定單精度浮點(diǎn)型和雙精度浮點(diǎn)型存儲(chǔ)模型

IEEE 754對(duì)有效數(shù)字M和指數(shù)E，還有一些特別的規(guī)定。

1<=M<2，M可以寫成1.xxxxxx的形式，xxxxxx表示小數(shù)部分。

IEEE754規(guī)定，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部保存M時(shí)，默認(rèn)這個(gè)數(shù)的第一位總是1，因此可以舍去，只保存后面的xxxxxx部分。在讀取時(shí)，再把第一位添上。節(jié)省一位有效數(shù)字.

對(duì)于指數(shù)E,情況比較多。

首先E為無符號(hào)整數(shù)，如果E為八位，取值范圍時(shí)0~255，E為11位，取值范圍為0~2047，但是再科學(xué)計(jì)數(shù)法中E可以出現(xiàn)負(fù)數(shù)，所以IEEE 754則規(guī)定，存入內(nèi)存E的真實(shí)數(shù)必須加上一個(gè)中間數(shù)，對(duì)于八位的E，中間數(shù)為127，對(duì)于11位的E，中間數(shù)位1023。例如2^13的E是13，所以在保存E時(shí)，必須保存成13+127 = 140，即10001100。

指數(shù)E從內(nèi)存中取出還可以分為3種情況

1.E不全為0或不全為1

這時(shí)浮點(diǎn)數(shù)就采用下面的規(guī)則表示，即指數(shù)E的計(jì)算值減去127（或1023），得到真實(shí)值，再將有效數(shù)字M前加上第一位的1。

比如：

0.5的二進(jìn)制位0.1，由于規(guī)定整數(shù)部分1<=M<2，即第一位必須位1，則將小數(shù)點(diǎn)右移一位，則為1.0*2^(-1)，E的實(shí)際存儲(chǔ)位-1+127，E的實(shí)際存儲(chǔ)為01111110，M = 1.0，小數(shù)部分為0，M的存儲(chǔ)為23位00000000000000000000000。

則0.5的二進(jìn)制表示形式位：

0 01111110 00000000 00000000 0000000

2.E全為0

這時(shí)，浮點(diǎn)數(shù)的指數(shù)E等于1-127（或者1-1023），即為真實(shí)值

有效數(shù)字M不再加上第一位的1，而是還原位0.xxxxxx的小數(shù)，這樣可以表示0，以及接近于0的很小數(shù)字。

3.E全為1

如果有效數(shù)字M全位0，表示無窮大。

舉例：

10.0轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制形式為1010.0，相當(dāng)于：1.010*2^3，按照標(biāo)準(zhǔn)格式 可得S = 0，M = 1.010，E = 3。

舉例1：7.25是如何存儲(chǔ)到內(nèi)存中的呢？

首先將7.25轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制111.01

寫成標(biāo)準(zhǔn)形式：1.1101*2^2

S = 0，M = 1101，E = 2+127

0 10000001 11010000 00000000 0000000

驗(yàn)證： 

有誤的地方還請(qǐng)批評(píng)指正。 

到此這篇關(guān)于C語言中數(shù)據(jù)是如何存儲(chǔ)在內(nèi)存中的的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語言數(shù)據(jù)存儲(chǔ)內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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