励志模块
一旦下了决心，就应该一直往前走。
本章重点
1.数据类型详细介绍
2.整形在内存中的存储：原码、反码、补码
3.大小端字节序介绍及判断
4.浮点型在数据中的存储解析
一 数据类型介绍
前面我们已经学习了一些基本的数据类型。
long long这种类型在C99中才有，所以在新的编译器中才有这种类型。VC6.0中就不支持这种类型
int 在早期16位平台上是2个字节，现在的32位平台和64位平台都是4个字节
C语言规定sizeof(long)>=sizeof（int） long long 8个
在新的编译器里面还有long double 在vs2019 也是8个字节
1.1 类型的基本分类
整形家族
方括号[] 说明可以省略，也可以不省略
char
unsigned char
signed char
short
unsigned short [int]
signed short [int]
int
unsigned int （无符号整型）
signed int （有符号整形）
long
unsigned long [int]
signed long [int]
字符（char）的ASCII码值是整形，所以char也归到整形家族
long long也属于整形家族
无符号整型用%u打印
平常中的int（可以放正数，也可以放负数） 就是signed int（signed int 等价于 int），unsigned int 无论里面放的是正数还是负数，都会转化为相应的正整数来计算。
signed short 等价于 short
signed long等价于 long
char 等价于signed char 还是 unsigned char 是取决于编译器实现的，常见的编译器是等价于signed char ，VS2019 char 等价于signed char 。
浮点数家族
float
double
float 单精度 double 双精度，它的精度更加高
构造类型
数组类型
结构体类型 struct
枚举类型 enum
联合类型 union
构造类型，又叫自定义类型，例如 int arr[5] 和 int arr[7] 他们两个的类型分别是 int [5] int [7], 通过自己的定义而发生改变。
指针类型
int *pi;
char *pc;
float* pf;
void* pv;
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
函数参数void说明不需要传入参数，void*p,说明p可以是任何类型的指针类型
二 整形在内存中的存储
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决定的。
注意：在调试器的内存窗口中，展示的是16进制，但是内存中储存的是二进制（为了方便展示）
2.1 原码、反码、补码
计算机的整数有三种表示方法，即原码、反码、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”
负整数的三种表示方法各不相同
原码
直接将二进制按照正负数的形式翻译成二进制就可以。
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了。
补码 反码+1
正数的原、反、补码都相同
0的原码、反码、补码都是000000000 00000000 00000000 00000000
对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码：原因是：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；原码相加会出现错误，补码就不会。同时，加法和减法也可以统一处理（CPU只有加法器）（计算机中只有加法器，减法是模拟出来的）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
四位二进制表示的最大数字是16，所以两位16进制表示一个字节，一个字节=8位在编译器内存显示器中10，0a 00 00 00，数据的低位放在低地址中，这就是下面要讲述的大小端。
2.2 大小端介绍
什么大端小端：
大端（存储）模式（大端字节序存储），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（小端字节序存储），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。
char 类型是没有大小端的，因为char就一个字节，大小端是以字节为单位的。
在这里就可以非常明显的看见数据的低位放在内存的低地址中。
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8bit。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。
设计一个程序，判断当前机器的字节位。
a = 1; 0x 00 00 00 01 （大端）；0x 01 00 00 00 （小端），比较第一个地址的是否等于1，即可，仅仅想拿第一个字节的地址，那么解引用的时候用char即可。
代码1展示：
1. #include <stdio.h> 2. int main() 3. { 4. int a = 1; 5. char* pa = (char*)&a;//强制类型转换 6. if (*pa == 1) 7. { 8. printf("小端\n"); 9. } 10. else 11. { 12. printf("大端\n"); 13. } 14. return 0; 15. }
代码2展示：（函数以及简化）
1. #include <stdio.h> 2. int check_sys() 3. { 4. int a = 1; 5. return *(char*)&a; 6. } 7. int main() 8. { 9. int a = check_sys(); 10. if (a == 1) 11. { 12. printf("小端\n"); 13. } 14. else 15. { 16. printf("大端")； 17. } 18. return 0; 19. }
2.3 练习
代码1:
1. #include <stdio.h> 2. int main() 3. { 4. char a = -1; 5. signed char b = -1; 6. unsigned char c = -1; 7. printf("a=%d, c=%d, c=%d", a, b, c); 8. return 0; 9. }
-1是一个int 类型（内存存放的都是补码），放在char发生截断，11111111，存放的时候，只要是char类型都是11111111，无论是signed char 还是unsigned char ,用的时候才会注意是signed char 还是unsigned char 。a,b,c,又放在%d中，发生整形提升。char （char 在vs等价于signed char ）和 signed char符号位提升，所以a,b打印-1,c是无符号位，所以补0，整形提升为000000000000000000000011111111，放在%d中，所以把首个数字0,按照符号位，正数原码、反码、补码 都一样，所以为255.所以打印的结果为-1 -1 255
知识点：整形提升是按照变量的数据类型的符号位来提升的。
代码2：
1. #include <stdio.h> 2. int main() 3. { 4. char a = -128; 5. printf("%u\n", a); 6. return 0; 7. }
%u为无符号整型，放到char里面的补码为10000000，因为要放进%u里面，所以要进行整形提升，在vs2019中，char 等价于 signed char ,所以整形提升后为11111111 111111111 11111111 10000000，要放在%u里面，%u是无符号整型，所以打印时认为原码、反码、补码相同，所以结果为11111111 111111 11111111 10000000，打开电脑的计算机--->程序员
代码3：
1. #include <stdio.h> 2. int main() 3. { 4. int i = -20; 5. unsigned int j = 10; 6. printf("%d", i + j); 7. return 0; 8. }
思路：补码的形式进行运算，然后放在%d中，格式化为有符号整数。（%d为有符号整数）
代码4：
1. #include <stdio.h> 2. int main() 3. { 4. unsigned int i = 0; 5. for (i = 9; i >= 0; i--) 6. { 7. printf("%u\n", i); 8. } 9. return 0; 10. }
打印的结果 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 4294697295 死循环
代码分析：因为unsignde int是无符号整型，所以i>=0 恒成立，-1的补码（在内存中储存的是）是11111111 1111111 1111111 1111111，所以打印的就是11111111 1111111 1111111 1111111对应的十进制。
代码5：
1. #include <stdio.h> 2. int main() 3. { 4. char a[1000]; 5. int i = 0; 6. for (i = 0; i < 1000; i++) 7. { 8. a[i] = -1 - i; 9. } 10. printf("%d\n", strlen(a)); 11. return 0; 12. }
代码解析：不是char类型的话，可以放-1~-1000，因为char 类型是一个字节，所以只能存放8位，当超过时，所以是-128~127，一共255个，char 中放的是 -1 -2 -3……-128 127（-128的补码是1~1000 0000 ，-1的补码是1~1111 1111,相加后八位是0111 1111char ，第一位看做是符号位，其他事有效位，结果为127 ）（-128 的补码是1000 0000 ，二进制减去1，结果也是0111 1111） 126 …… 1 0~127
strlen关注的是'\0',对应的ASCII码值是0，所以找0，出现0的时候就停止。所以就是255.
知识点：上述代码，我们首先考虑一个问题，一个char类型的变量中到底能放什么数值？
（1）如果是unsigned char 那么8位数字都是有效位，存放数字范围是0~255，最大是255。
（2）如果是signed char ，那么八位数字中，最高位是符号位，其余七个数字是有效位，0000 0000~0111 1111（0~127），1000 0000~1111 1111（对应的原码就是-128~-1）（所以-128对应的十进制是127）（1000 0000 没有办法按照补码变原码的办法解析，直接解析为~128）（-127~0）存放数字范围是-128~127.
总之：一个负数对应的二进制补码减一。
代码6：
1. #include <stdio.h> 2. unsigned char i = 0; 3. int main() 4. { 5. for (i = 0; i <= 255; i++) 6. { 7. printf("hello world\n"); 8. } 9. return 0; 10. }
死循环打印 heiio world
unsigned char 数字范围是0~255，所以for循环是一个恒成立条件，所以死循环。
三 浮点型在内存中的存储
常见的浮点数：
3.14159（后面可以加一个f，加上f就是float类型，不加 f 系统默认为double类型）
1E10（意思是1.0*10^10 1.0乘以10的10次方）
浮点数家族包括：float 、double 、long double
浮点数表示的范围：float.h中定义 （整形表示的范围：limits.h中定义）
3.1 举一个例子
%f %lf 小数点后都是六位
浮点数储存的例子：
1. #include <stdio.h> 2. int main() 3. { 4. int n = 9; 5. float* pfloat = (float*)&n; 6. printf("n的值为：%d\n", n); 7. printf("pfloat的值为：%f\n", *pfloat); 8. *pfloat = 9.0; 9. printf("n地址为：%d\n", n); 10. printf("*pfloat的值为：%f\n", *pfloat); 11. return 0; 12. }
输出的结果：
从上述例子可以看出，整形存入内存，浮点型拿出和整形拿出是不同的，浮点型存入，整形拿出 和浮点型拿出也是不同的，总结：整形和浮点型在内存中存储的方式是不同的。
3.2 浮点数储存规则
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。
（128 64 32 16 8 4 2 1 1/2 1/4 1/8）
例如:5.5 二进制序列是 101.1（二进制表示为1.011*2^2）（101.1（如果这个数是10进制的话） 表示为 1.011*10^2）
用IEEE 754表示为：（-1）^0 *1.011*2^2 s=0 M=1.011 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，按照上面V的格式，可以得出s=0，M=1.01，E=2。
IEEE 754规定：
对于32位的浮点数（float），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。（1 8 23）
对于64位的浮点数（double），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。（1 11 52）
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，除去符号位，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。
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:0 01111110 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）
解释前面的题目：
下面，让我们回到一开始的问题：为什么 0x00000009 还原成浮点数，就成了 0.000000 ？
首先，将 0x00000009 拆分，得到第一位符号位s=0，后面8位的指数 E=00000000 ，最后23位的有效数字M=000 0000 0000 0000 0000 1001。
9 -> 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001
由于指数E全为0，所以符合上一节的第二种情况。因此，浮点数V就写成：
V=(-1)^0 × 0.00000000000000000001001×2^(-126)=1.001×2^(-146)
显然，V是一个很小的接近于0的正数，%f只打印6位 所以用十进制小数表示就是0.000000
9.0 -> 1001.0 ->(-1)^01.0012^3 -> s=0, M=1.001,E=3+127=130
那么，第一位的符号位s=0，有效数字M等于001后面再加20个0，凑满23位，指数E等于3+127=130，即10000010。
0 10000010 001 0000 0000 0000 0000 0000
这个32位的二进制数，还原成十进制，正是 1091567616
数据的储存就到此结束了！！！
