一. 前言在学习了C语言有一段时间以后，对函数，结构体，指针等等都有了初步认识，一些朋友可能在平时在使用数据类型时会出现一些错误，今天笔者带大家清楚地了解一下数据是如何存储，如何取出，本文中主要讲的是整型数据以及浮点型数据的存入取出（环境配置：vc2022,x64）。二.数据类型初认识1. 基本的内置类型这里对数据长度再做一下补充：对各个数据类型取值范围感兴趣的，可以看看limits.h与float.h这两个头文件， limits.h定义了整数的取值范围，float.h定义了浮点数的取值范围2. 数据类型的分类2.1.整型：以常用的int类型为例，unsigned int 就是无符号整型， signed就是有符号整型了，而signed int 就是有符号整型，一般在编译器里都是默认有符号的。可能有朋友对char会有疑问，但实际上char也属于整型，char存入的是字符的acsii码值，本质上存入的还是整型数据。2.2.浮点型：2.3.自定义类型：2.4.指针类型这里的指针类型只是举出一部分例子，根据上面的数据类型，也都有对于的指针类型。2.5.空类型三.前置知识1.原码反码补码1.1.二进制中原码反码补码的计算方法1.2.原码反码补码的转换1.3.为什么要存放补码而不是原码实际上我们的cpu只有加法器，使用补码可以将符号位和数值域统一处理，加法和减法也可以统一处理，在补码和原码之间的转换上，计算的方式也是相同的，也不需要额外的硬件电路。2.大小端存储模式2.1. 大小端介绍知道了数据以二进制形式存进内存中，我们再来看看数据在内存空间中如何存放。可以看到，a，b在内存是以补码的方式存储的，但a，b的值是倒着放的，这就涉及到数据在内存中的存储的方式。大端字节序存储：高位数据存储在低地址，低位数据存储在高位。小端字节序存储：低位数据存储在低地址，高位数据存储在高位。我们可以看到内存窗口1中的两个地址是从低到高的，故a在内存中存储时也是低位数据存储在低位，即小端存储。2.2.为什么有大小端模式在我们的操作系统中，一个地址单元对于一个字节，即8bit，由于我们每种类型数据长度不同，则必然存在将一个数据的不同位分开存储，拿上述的int型举例，一个int型数据4字节，即需要4个地址单元存储，这就有了大小端存储之分，即将数据正着放，或者反着放，当然到底使用哪种模式则是取决于编译器，像常用的x86，以及笔者用的x64就是小段存储模式，而 KEIL C51 则为大端模式，甚至有些ACM处理器还可以由硬件选择大端还是小端模式。四.对于数据类型的一些思考1.数据类型存在的必要性emmm，有些朋友可能会觉得用一种数据类型概括所有数据不就行了，这么多数据类型是不是没有必要。实际上我们的生活中本来就有很多的数据类型，有非常大的数据，有非常小的数据，有小数，有整数，用一种数据类型最后不还是要对数据进行区分，丰富的数据类型实际上是和我们的现实生活完全对照起来的，数据的符号也是这个道理。2.数据类型的意义2.1.确定了数据的使用范围从上面的图片我们可以看到，我们定义一个整型数据a，当把它赋值给一个char型数据b时，可以看到b只能访问1个字符，而a是有4个字符的，这就是数据类型的第一个意义，确定了内存中开辟空间的大小，进而控制了对数据的使用范围。2.2.看待内存空间的视角同样是刚刚的例子，当我把a赋值给b，编译器看向内存空间时就认定了它是一个char型数据，而不再是整型数据，这就是数据类型的第二个作用。五.整型数据的存入取出整型数据在内存中的存储其实是比较简单的，在上文讲解原码反码补码就已经说清楚了，数据以补码的形式存入，打印时以原码显示。六.浮点型数据的存入取出1.浮点型数据的存入由上述例子其实可以看到，整型数据和浮点型数据表示一个数时结果时天差地别，这就说明整型数据和浮点型数据存储时是有区别的，要想理解为什么会造成这样一个结果，就得明白浮点型数据是如何存储的。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其中(-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。举例来说： 十进制的5.0，写成二进制是 101.0 ，相当于 1.01×2^2 。 那么，按照上面V的格式，可以得出s=0，M=1.01，E=2。十进制的-5.0，写成二进制是 -101.0 ，相当于 -1.01×2^2 。那么，s=1，M=1.01，E=2。IEEE 754规定：对于32位的浮点数，最高的1位是符号位s，接着的8位是指数E，剩下的23位为有效数字M。对于64位的浮点数，最高的1位是符号位s，接着的11位是指数E，剩下的52位为有效数字M。以上，就基本是我们浮点型数据存入的过程。先以二进制表示，再得出S,M,E的值，最后写成 (-1)^S * M * 2^E的形式。我们观察(-1)^S * M * 2^E这个形式，实际上可以发现M，E这两个数据在存入时是有很大学问的。IEEE 754对有效数字M和指数E，还有一些特别规定。M我们知道，取值范围是1≤M＜2的，即M可以写成1.xxxxxxx的形式，xxxxxxx表示小数部分。关于M: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。关于E：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0-255，11位时，E的取值范围是0-2047。但是，我们知道，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。2.浮点型数据的取出浮点型数据取出最大的区别还是在指数E上，指数E从内存中取出还可以再分成三种情况：2.1.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（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:0 01111110 000000000000000000000002.2.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。因为按照正常取出时E= 0-126=-126,计算出来就是一个非常接近0的数了 ，E全为1同理。2.3.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）。3.对浮点数的一些思考大家可以仔细看看浮点数的表示形式————(-1)^S * M * 2^E，由于2的负一次方为0.5，实际上会出现一些浮点数在表示时要一直往后借一位，甚至完全不能精确表示的情况，所以在浮点数的表示中是存在四舍五入的，而浮点数在比较时也不能简单的用“==”，真的要比较的话，可以比较两个浮点数的差值，当然这里就不再具体讲了。了解了浮点型数据的表示后，我们就可以回到一开始的例子中。来到例子的第二部分以上，就是对整型数据和浮点型数据的存储的大致介绍。}