数据类型介绍

类型的基本归类

整形家族:

浮点数家族:

构造类型:

指针类型

空类型:

整形在内存中的存储

原码、反码、补码

大小端介绍

什么大端小端:

为什么有大端和小端:

练习

浮点型在内存中的储存

一个例子

浮点数存储规则

数据类型介绍

前面我们已经学习了基本的内置类型:

char //字符数据类型
short //短整型
int //整形
long //长整型
long long //更长的整形
float //单精度浮点数
double //双精度浮点数

以及他们所占存储空间的大小。

类型的意义:

1. 使用这个类型开辟内存空间的大小(大小决定了使用范围)。

2. 如何看待内存空间的视角。

首先，数据类型的作用是为了创建变量，通过指定数据类型，我们可以为变量分配适当的内存空间，并确定变量可以存储的数据范围和操作。例如，字符数据类型(char)用于存储单个字符，整数数据类型(int)用于存储整数值，浮点数数据类型(float)用于存储小数值等等。

其次，数据类型还可以用于函数的返回值类型。空类型(void)表示没有返回值，这在函数定义和调用中起到了统一的作用。

此外，指针类型也是一种重要的数据类型，它用于存储内存地址，可以指向其他数据类型的变量。指针类型的大小在32位系统中通常为4个字节，它可以用于动态内存分配和访问复杂的数据结构。

总之，数据类型在编程中起到了定义和管理数据的作用，它们帮助我们更好地理解和操作数据。

类型的基本归类

整形家族:

char 字符在内存中存储的是字符的ASCII码值，ASCII码值是整型，

所以字符类型归类到整型

unsigned char

signed char //char != signed char 没有具体规定取决于编译器

short

unsigned short [int]

signed short [int] //short = signed short

int

unsigned int

signed int //int = signed int

long

unsigned long [int]

signed long [int]

浮点数家族:

float

double

long double

构造类型:

自定义类型

> 数组类型
> 结构体类型 struct

> 枚举类型 enum
> 联合类型 union

指针类型

int *pi;

char *pc;

float *pf;

void *pv; void（无具体类型的指针）

空类型:

void 表示空类型(无类型)

通常应用于函数的返回类型、函数的参数、指针类型。

整形在内存中的存储

我们之前讲过一个变量的创建是要在内存中开辟空间的。空间的大小是根据不同的类型而决定的。

那接下来我们谈谈数据在所开辟内存中到底是如何存储的?

比如:

int a = 20;

int b = -10;

我们知道为 a 分配四个字节的空间。

那如何存储?

下来了解下面的概念:

原码、反码、补码

计算机能够处理得是二进制的数据

整型和浮点型数据在内存中也都是以二进制的形式进行储存的

计算机中的整数有三种2进制表示方法，即原码、反码和补码。

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 正数的原、反、补码都相同。

负整数的三种表示方法各不相同。

原码

直接将数值按照正负数的形式翻译成二进制就可以得到原码。

反码

将原码的符号位不变，其他位依次按位取反就可以得到反码。

补码

反码+1就得到补码。

对于整形来说:数据存放内存中其实存放的是补码。

为什么呢?

在计算机系统中，数值一律用补码来表示和存储。原因在于，使用补码，可以将符号位和数值域统一处理;

同时，加法和减法也可以统一处理(CPU只有加法器)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。

大小端介绍

什么大端小端:

大端(存储)模式，是指数据的低位保存在内存的高地址中，而数据的高位，保存在内存的低地址中;

小端(存储)模式，是指数据的低位保存在内存的低地址中，而数据的高位,，保存在内存的高地址中。

为什么有大端和小端:

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。

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。

百度2015年系统工程师笔试题:

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)

//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"); }else{printf("大端\n");}
return 0; 
}
//代码2
int check_sys() 
{union{int i;char c; }un;un.i = 1;return un.c;
}

练习

1.
//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;
}

%d 是10进制的形式打印有符号的整数

如图 a 和 b 最后的补码是 111111111111111111111111111111111111

c的补码是 00000000000000000000000011111111

a=-1,b=-1,c=255

2.
#include <stdio.h>
int main() {char a = -128;printf("%u\n",a);return 0;
}

4294967168

对于无符号数补码等于原码

%u是10进制的形式打印无符号的整数

3.
#include <stdio.h>
int main() {char a = 128;printf("%u\n",a);return 0;
}

4294967168

signed char -128~127

unsigned char 0~255

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

-10

5.
unsigned int i;
for(i = 9; i >= 0; i--)
{printf("%u\n",i);
}

死循环因为i>=0恒成立

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; }

浮点型在内存中的储存

常见的浮点数:

3.14159
1E10
浮点数家族包括: float double long double 类型。

浮点数表示的范围:float.h 中定义

一个例子

浮点数存储的例子:

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); //？*pFloat = 9.0; printf("num的值为:%d\n",n); //？
printf("*pFloat的值为:%f\n",*pFloat); //9.0
return 0;
}

浮点数存储规则

num 和 *pFloat 在内存中明明是同一个数，为什么浮点数和整数的解读结果会差别这么大?

要理解这个结果，一定要搞懂浮点数在计算机内部的表示方法。

详细解读:

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:

(-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，大于等于1，小于2。

2^E表示指数位。

浮点数在计算机内部的表示方法通常使用IEEE 754标准。根据这个标准，浮点数由三个部分组成：符号位（S）、指数位（E）和尾数位（M）。

首先，符号位用于表示浮点数的正负，0代表正数，1代表负数。

接下来，指数位用于表示浮点数的指数部分。指数部分通常采用偏移表示法，即使用一个偏移值来表示实际指数的偏移量。例如，8位的指数位可以表示-128到127的范围，其中0被用作偏移值。

最后，尾数位用于表示浮点数的小数部分。尾数部分通常是一个二进制小数，也称为尾数的分数部分。

根据这种表示方法，浮点数可以通过以下公式计算得出：

(-1)^S * (1.M) * 2^(E-B)

其中，S为符号位的值（0或1），M为尾数位的值，E为指数位的值，B为偏移值。

该标准定义了两种常见的浮点数表示格式：单精度（32位）和双精度（64位）。

在单精度表示中，32位被划分为三个部分：符号位（1位）、指数位（8位）和尾数位（23位）。符号位用于表示浮点数的正负，指数位用于表示浮点数的指数部分，尾数位用于表示浮点数的小数部分。

在双精度表示中，64位被划分为三个部分：符号位（1位）、指数位（11位）和尾数位（52位）。符号位、指数位和尾数位的含义与单精度表示相同，但双精度提供了更大的精度范围和更高的精度。

浮点数的表示方法允许使用科学计数法来表示非常大或非常小的数字。指数部分确定了浮点数的数量级，尾数部分确定了浮点数的精度。

IEEE 754对有效数字M和指数E，还有一些特别规定。

前面说过，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0~255;

如果E为11位，它的取值范围为0~2047。但是，我们知道，科学计数法中的E是可以现负数的，

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。

然后，指数E从内存中取出还可以再分成三种情况:

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(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:

001111110 00000000000000000000000

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。

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);