資料型別介紹

資料型別的基本分類：

1.整形家族

char
unsigned char
signed char
short
unsigned short int
signed short int
int
unsigned int
signed int
long
unsigned long int
signed long int

2.浮點型家族

float
double

4.構造型別家族

陣列型別
結構體型別 struct
列舉型別 enum
聯合型別 union

5.指標型別家族

int* pi
char* pc
float* pf
void* pv

整形在記憶體中的存盤

上面介紹了型別的基本分類，下面我們來討論他們又是在記憶體中怎么存盤，
我們知道變數的創建是要在記憶體中開辟空間的，空間的大小是根據不同的型別而決定的，
比如：int a=3; int b=5;
為a和b分別分配4個位元組空間，而它們如何存盤？我們先了解下面概念：

1.原碼、反碼、補碼

計算機中的有符號數有三種表示方法，即原碼、反碼和補碼，
三種表示方法均有符號位和數值位兩部分，符號位就是第一位，符號位都是用0表示“正”，用1表示“負”，而數值位
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就可以，
反碼：
將原碼的符號位不變，其他位依次按位取反就可以得到了，
補碼：
反碼加1就是補碼

對于正數：原碼等于反碼等于補碼，它們三者都相等，
對于負數：遵守上面轉化規則，
比如我們用int a=5 和 int b=-3 來分析在 a中存盤的內容：

因為是int型別，所以在32位平臺下占4個位元組，即32位位元位
5為正數，所以原碼等于反碼等于補碼
原碼： 00000000000000000000000000000101
反碼： 00000000000000000000000000000101
補碼： 00000000000000000000000000000101
-3為負數，符號位1
原碼： 10000000000000000000000000000011
反碼： 11111111111111111111111111111100
補碼： 11111111111111111111111111111101

對于整形來說：資料存放記憶體中其實存放的是補碼，
為什么呢？
在計算機系統中，數值一律用補碼來表示和存盤，原因在于，使用補碼，可以將符號位和數值域統一處理；同時，加法和減法也可以統一處理（CPU只有加法器）此外，補碼與原碼相互轉換，其運算程序是相同的，不需要額外的硬體電路，
或許有人會問從原碼到補碼的程序是符號位不變，其它位取反再加1；從補碼到原碼是補碼減1，如何再按位取反，兩者的程序怎么相同呢？
我們接著分析 -3的補碼轉變為原碼是怎么轉的吧

-3
補碼：11111111111111111111111111111101
先減1: 11111111111111111111111111111100
然后符號位不變，其它位取反：
得到原碼：10000000000000000000000000000011
但是如果我們按照上面所說，運算程序是相同的，那么補碼按位取反，然后加1是不是得到原碼呢？分析如下：
補碼：11111111111111111111111111111101
先取反：10000000000000000000000000000010
加1：10000000000000000000000000000011

我們發現原碼和補碼運算程序是真的相同耶；所以我們有以下方法轉化：

我們再看看在記憶體的存盤：
在這里插入圖片描述
我們可以看到對于a和b分別存盤的是補碼，但是我們發現順序有點不對勁，好像是倒過來一樣，這是又為什么呢？
我們又要引出我們新的概念：

2.大小端介紹

什么是大小端呢？定義如下：

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

比如我們上面a和b的存盤就是小端存盤，因為a為5時，在底地址存放的是資料的底位05，
那大小端存在有什么意義呢？
這是因為在計算機系統中，我們是以位元組為單位的，每個地址單元都對應著一
個位元組，一個位元組為8bit，但是在C語言中除了8bit的char之外，還有16bit的short型，32bit的long型（要看具體的編譯器），另外，對于位數大于8位的處理器，例如16位或者32位的處理器，由于暫存器寬度大于一個位元組，那么必然存在著一個如果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，

例如一個 32bit 的 int 型 x ，在記憶體中的地址為 0x00000010 ， x 的值為 0x5566 ，那么 0x55 為高位元組， 0x66為低位元組，對于大端模式，就將 0x55 放在低地址中，即 0x00000010 中， 0x66 放在高地址中，即 0x00000011 中，小端模式，剛好相反，我們常用的 X86 結構是小端模式，而 KEIL C51 則為大端模式，很多的ARM，DSP都為小端模式，有些ARM處理器還可以由硬體來選擇是大端模式還是小端模式，
我們做道題來體驗一下大小端：
請設計一個小程式來判斷當前機器的位元組序

我們還是要從定義入手，不妨設個整形變數的值為1，因為整形占4個位元組，
存的值是：0x00 00 00 01，我們只要想方法得到低地址一個位元組中的值就闊以了，
如果得到的值是0，則資料的高位，保存在記憶體的低地址中，就是大端
如果得到的值是1，則資料的低位，保存在記憶體的低地址中，就是小端
所以我們用char*變數來控制只取出一個位元組，然后再解參考就可以了，

代碼如下：

#include <stdio.h>
int check()
{
	int a = 1;
	return *(char*)&a;
}

int main()
{
	int ret = check();
	if (ret == 1)
	{
		printf("小端\n");
	}
	else
	{
		printf("大端\n");
	}
	return 0;
}

而我用的環境是vs2019 是小端存盤模式
在這里插入圖片描述

浮點型在記憶體中的存盤

浮點數家族包括： float、double、等型別，浮點數表示的范圍：float.h中定義，
根據國際標準IEEE（電氣和電子工程協會） 754，任意一個二進制浮點數V可以表示成下面的形式：

(-1)^S * M * 2^E
(-1)^s表示符號位，當s=0，V為正數；當s=1，V為負數，
M表示有效數字，大于等于1，小于2，
2^E表示指數位

舉個例子：十進制的5.5轉變為二進制是 101.1 ，按照什么的格式寫為：
( -1)^0 * 1.01 * 2^2 則S=0，M=1.01，E=2
它們在記憶體中的存盤方式為：
根據IEEE 754規定：對于32位的浮點數，最高的1位是符號位s，接著的8位是指數E，剩下的23位為有效數字M，
在這里插入圖片描述
對于64位的浮點數，最高的1位是符號位S，接著的11位是指數E，剩下的52位為有效數字M，

但是我們轉變為二進制的M和E是直接放進去的碼嗎？其實不是，還有一些規則：
對格式中M的規定：
IEEE 754對有效數字M和指數E，還有一些特別規定，前面說過， 1≤M<2 ，也就是說，M可以寫成 1.xxxxxx 的形式，其中xxxxxx表示小數部分，
IEEE 754規定，在計算機內部保存M時，默認這個數的第一位總是1，因此可以被舍去，只保存后面的xxxxxx部分，
比如保存1.01的時候，只保存01，等到讀取的時候，再把第一位的1加上去，這樣做的目的，是節省1位有效數字，以32位浮點數為例，留給M只有23位，將第一位的1舍去以后，等于可以保存24位有效字，
對格式中E的規定：
首先，E為一個無符號整數（unsigned int）這意味著，如果E為8位，它的取值范圍為0~255；如果E為11位，它的取值范圍為0~2047，但是，我們知道，科學計數法中的E是可以出現負數的，所以IEEE 754規定，存入記憶體時E的真實值必須再加上一個中間數，對于8位的E，這個中間數是127；對于11位的E，這個中間數是1023，比如，2^10的E
是10，所以保存成32位浮點數時，必須保存成10+127=137，即10001001
再用我們5.5為例子，我們通過除錯來驗證：
在這里插入圖片描述
E的存盤是這樣，但是取出來不是簡單的減去127就闊以了，還可以再分成三種情況：
E不全為0或不全為1：
這時，浮點數就采用下面的規則表示，即指數E的計算值減去127（或1023），得到真實值，再將有效數字M前加上第一位的1，即E減去127就得到原來的數字，
E全為0：
這時，浮點數的指數E等于1-127（或者1-1023）即為真實值，有效數字M不再加上第一位的1，而是還原為0.xxxxxx的小數，這樣做是為了表示±0，以及接近于0的很小的數字
E為全1：
這時，如果有效數字M全為0，表示±無窮大（正負取決于符號位s），
因為只有E原來為128的時候，128+127 E才全部為1，這樣才能表示±無窮大，
以上就是關于浮點數的表示規則，
我們再做一下這道題理解一下：
在這里插入圖片描述
n為整形，所以n在記憶體中為：9 -> 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001
根據規則得出：得到第一位符號位s=0，后面8位的指數 E=00000000 ，最后23位的有效數字M=000 0000 0000 0000 00001001，