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");
 else
 printf("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到-127再到-128到0结束
	int i;
	for (i = 0; i < 1000; i++)
	{
		a[i] = -1 - i;
	}
	printf("%d", strlen(a));-1到-127再到-128到0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0_{255；如果E为11位，它的取值范围为0}2047。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