整型資料在記憶體中的存盤

預備知識

原碼、反碼、補碼

計算機中的有符號數有三種表示方式，即原碼、反碼和補碼
三種表示方法各不相同，
原碼：直接將二進制按照正負數的形式翻譯成二進制即可
反碼：原碼符號位不變，其余位取反
補碼：反碼＋1
正數的原碼反碼補碼相同

大小端介紹

定義：

大端（存盤）模式：資料的低位保存在記憶體的高地址中，資料的高位保存在記憶體的低地址中
小端（存盤）模式：資料的低位保存在記憶體的低地址中，資料的高位保存在記憶體的高地址中

為什么要有大小端？

在計算機系統中，以位元組為單位，每個地址單元都對應著一個位元組，一個位元組為8bit，對于位數大于8位的處理器來說，由于暫存器寬度大于一個位元組，那么必然存在著一個如何將多個位元組安排的問題，因此就導致了大端存盤模式和小端存盤模式，

設計一個程式判斷大小端

int check_sys()
{
	int i = 1;
	return (*(char*)&i);//首先取到i的地址，強轉為char*，再對其解參考
}

int main()
{
	int ret = check_sys();
	if (ret)
	{
		printf("小端\n");
	}
	else
	{
		printf("大端\n");
	}
	system("pause");
	return 0;
}

針對整型資料存盤的練習題

1、此代碼段輸出結果是？

#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;
 }

分析

a,b,c三個變數的初始化值都為-1；

-1的補碼：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111

對于a和b來說，char型別和signed char型別一樣，故而輸出的結果也一樣，

首先，記憶體中存盤的是-1的補碼，由于char型別只占一個位元組，故而在寫入記憶體是發生截斷，記憶體中存盤的為二進制序列1111 1111，

輸出函式以“%d”的形式列印，而從記憶體中取出來的資料為1111 1111，所以要發生整形提升，位元位由原來的8位提升到32位，整型提升時高位補1還是補0需要看自身型別，a,b為有符號數，故而補1，

所以此時二進制序列變為1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111，而又因為資料是按照“%d”（有符號數）列印，看最高位為1，所以說這個二進制序列為結果的補碼，我們將其轉換為原碼后結果為：1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001，對應我們十進制的-1，所以，a,b的輸出結果均為-1，

對于變數c來說，它的型別為unsigned char，根據前面的思路，資料在寫入記憶體時進行了一樣的操作，而從記憶體取資料時就有所差異了！

取出來的資料依舊是二進制序列1111 1111，發生整形提升時高位補1還是 補0需要看自身型別，由于c是無符號數，所以補0，

也就是說，此時的二進制序列從為 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 1111，又因為資料是按照“%d”（有符號數）列印，看最高位為0，所以此時的二進制序列就是對應的結果，也就是十進制的255，

綜上所述，輸出的結果是：a=-1,b=-1,c=255

2、求出下面程式的輸出結果

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

分析

-128 的補碼為：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000
128的補碼為： 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 0000

將該資料寫入記憶體時，由于a，b的型別均為 char,所以會發生截斷，只將1000 0000存入a中，1000 0000存入b中，

取資料時：將二進制序列1000 0000從記憶體中取出，由于要以“%u”的形式輸出，所以需要對a和b都要做整形提升，

由于a，b的自身型別為char,有符號型別且1000 0000高位為1，所以高位補1，形成新的二進制序列為1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000

輸出函式以“%u”輸出，為無符號型別，所以新的二進制序列即為最終結果!對應十進制的4,294,967,168

4、求程式輸出結果

	int i = -20;
	unsigned int j = 10;
	printf("%d\n",i+j);

分析

按照補碼的形式進行計算，最后格式化為有符號整數
-20的補碼為：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1100，
10的補碼為：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010
二者相加的二進制序列為：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110

以“%d”輸出，二進制序列符號位為1，說以是負數，說明此二進制序列為最終結果的補碼，所以將其進行轉換，最終結果為：1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010，對應十進制的-10，

相應地，這里也間接說明，兩個型別不一致的資料做運算時，要發生隱式型別準換，只有型別一致時，才可以進行預算，

5、繼續求程式輸出結果

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

分析

對于此題來說，首先，變數i的型別是無符號整型資料，for回圈中的條件判斷為i>=0，運算式左右兩邊的型別不一致，所以要發生隱式型別轉換，
當i逐次遞減，減到0的時候，下一次理應為-1，此時從記憶體中讀取出來i的二進制序列為：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111，但是i的型別為無符號整型資料，所以此二進制序列就是最終結果，也就是說此時i的值變成了unsigned int 的最大值;也就是說，每次i遞減到0的時候，下一次就會變成unsigned int 的最大值，

綜上，此程式代碼為死回圈，具體輸出結果是：
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 4294967295 …0 4294967295…0無限回圈，

6、求程式輸出結果

int main()
{
    char a[1000];
    int i;
    for(i=0; i<1000; i++)
   {
        a[i] = -1-i;
   }
    printf("%d",strlen(a));
    return 0; 
}

分析

陣列a的容量為1000，每一個元素型別為char,for 回圈做的操作是對陣列的 每一個單元重新賦值，最后輸出的值是strlen(a)

stelen():求字串長度，以‘\0’（實際存盤為數字0）作為結束標志，不包括‘\0’在內，

也就是說，此題的主要問題在于回圈經歷多少次之后，對陣列單元的賦值為0？？？

我們知道，char型別的資料取值范圍為[-128~127],也就是說，只要 -1-i 的值在此范圍內，就是合法的，
i = 0---->a[i] = -1
i = 1---->a[i] = -2
以此類推
i=127------>a[i] = -128、

i = 128----->a[i] = -129??? 很明顯出錯了，超出了char的范圍，
-129補碼：1111 1111 1111 1111 1111 1111 0111 1111
由于陣列型別為char型別，故而發生截斷，得到新的二進制序列為0111 1111，重新寫回陣列a時，判斷最高位為0，所以此二進制序列就是最終結果，對應十進制的的127.

也就是說，
i = 128 時----->a[i] = 127
由此可以看出，i不斷遞增的程序中，a[i]的資料內容從-1遞減到-128然后由-128變成127，再由127遞減到0，

這總共經歷了128+128-1（最后一個0不包括在內）長度
所以最終結果為：255

7求程式段結果

#include <stdio.h>
unsigned char i = 0;
int main()
{
    for(i = 0;i<=255;i++)
   {
        printf("hello world\n");
   }
    return 0; 
}

分析

對于回圈變數i：它的型別為unsigned char ，取值范圍為[0~255]

當i的值為255時，合法，再加1理應為256，對應的原碼為1 0000 0000，補碼和原碼一致，但是在存入時要發生截斷，存入的資料實際為0000 0000，對應十進制的0

綜上所述：此代碼段的結果是發生死回圈，因為i 的值從0增長到255再變成0，然后再到255，