数据在内存中的存储以及练习(一篇带你清晰搞懂)

一:数据在内存中的存储

首先,如果要了解数据在内存中的存储,我们首先要了解一个概念
大小端是什么?

1:什么是大小端?

其实超过⼀个字节的数据在内存中存储的时候,就有存储顺序的问题,按照不同的存储顺序,我们分为大端字节序存储和小端字节序存储,下面是具体的概念:
大端(存储)模式:
是指数据的低位字节内容保存在内存的高地址处,而数据的高位字节内容,保存在内存的低地址处。
小端(存储)模式:
是指数据的低位字节内容保存在内存的低地址处,而数据的高位字节内容,保存在内存的高地址处。

在这里插入图片描述

为什么会有大小端模式之分呢?

这是因为在计算机系统中,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8bit 位,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。

例如:一个 16bit 的 short 型 x ,在内存中的地址为 0x0010 , x 的值为 0x1122 ,那么0x11 为高字节, 0x22 为低字节对于大端模式,就将 0x11 放在低地址中,即 0x0010 中,0x22 放在⾼地址中,即 0x0011 中。小端模式,刚好相反。我们常用的 X86 结构是小端模式,而KEIL C51 则为大端模式。很多的ARM,DSP都为小端模式。有些ARM处理器还可以由硬件来选择是大端模式还是小端模式。

大家了解了大小端之后,接下来给大家提出一个问题:

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。

方法一:

//代码1
#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");elseprintf("⼤端\n");return 0;
}

方法二:利用联合体

//代码2:联合体
int check_sys()
{union{int i;char c;}un;un.i = 1;return un.c;
}

2:各个整形提升的练习题

练习1:

在这里插入图片描述

练习2:

在这里插入图片描述

练习3:

#include <stdio.h>
int main()
{char a[1000];     -1-127再到-1280结束int i;for (i = 0; i < 1000; i++){a[i] = -1 - i;}printf("%d", strlen(a));-1-127再到-1280结束 但是a确实有1000个元素return 0;
}

练习4:

#include <stdio.h>
unsigned char i = 0;
int main()
{for(i = 0;i<=255;i++)   unsigned char本来<=255,到了255之后+1=0,那个圈圈{                       死循环下去了printf("hello world\n");}return 0;
}#include <stdio.h>
int main()
{unsigned int i;for(i = 9; i >= 0; i--){printf("%u\n",i); 和上面那个一样 unsigned int本身>=0;}                 死循环下去了return 0;
}

练习5:

在这里插入图片描述

3:浮点数在内存中的存储

首先提问一下
在这里插入图片描述

解释原因
解释错误:下面图片红字前面(舍弃M前面的1)为2^(-126)
在这里插入图片描述

3.2.1 浮点数存的过程
IEEE 754 对有效数字M和指数E (无符号整数),还有⼀些特别规定。
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。
IEEE 754 规定,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。

⾄于指数E,情况就⽐较复杂
首先,E为⼀个⽆符号整数(unsigned int)
这意味着,如果E为8位,它的取值范围为0255;如果E为11位,它的取值范围为02047。但是,科学计数法中的E是可以出现负数的,所以IEEE 754规定,存⼊内存时E的真实值必须再加上
⼀个中间数
,对于8位的E,这个中间数是127;对于11位的E,这个中间数是1023。⽐如,2^10的E是
10,所以保存成32位浮点数时,必须保存成10+127=137,即10001001。

浮点数取的过程
指数E从内存中取出还可以再分成三种情况:
1.E不全为0或不全为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 的⼆进制形式为0.1,由于规定正数部分必须为1,则为1.0*2^(-1),E=-1+127(中间值)=126,表⽰为01111110,M=0000 0000 0000 0000 0000 000
其二进制形式: 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。
1 0 00000000 00100000000000000000000

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);
1 0 11111111 00010000000000000000000

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