今天我们来看数据在内存中是如何存储的，让我们往下看吧

目录

1.数据类型的介绍

1.1类型的基本归类

2. 整形在内存中的存储

2.1原码、反码、补码

2.2大小端介绍

3. 浮点型在内存中的存储

3.1 浮点数存储规则

1.数据类型的介绍

char //字符数据类型
short //短整型
int //整形
long //长整型
long long //更长的整形
float //单精度浮点数
double //双精度浮点数
//c语言没有字符串类型

我们知道的数据类型，有这么多，数据类型的意义，在于这个类型开辟空间的大小，以及我们看待空间的视角。

1.1类型的基本归类

整形

char
unsigned char
signed char
short
unsigned short [int]
signed short [int]
int
unsigned int
signed int
long
unsigned long [int]
signed long [int]

我们知道整形也分为很多，长整形和多整形，有符号的无符号的，但是这里多了一个char，大家可能会有疑惑，为什么char在整形归类呢？这是因为字符在存储的时候，存储的是ASCII码，ASCII是整数，所以归类时就被归到了整形里面。

我们看到上面有些是带[ ]的，这是因为[ ]里的是可以省略的，比如我们创建short类型，可以用如下方式

short int num;
short num;

 另外，有符号的signed也是可以省略的

int num=0;
signed int num=0;

 这两个是完全等价的，但是对于char来说，我们只写一个char，到底是unsigned还是signed是无法确定的，这取决于编译器，对于不同的编译器，结果是不同的，我们常见的编译器下是signed char。

浮点型

float
double

相比整形，浮点型就很少了，我们下面会介绍他们和整形的区别，以及这两个类型的区别

构造类型

> 数组类型
> 结构体类型 struct
> 枚举类型 enum
> 联合类型 union

构造类型也叫自定义类型，对于结构体，枚举，联合都是我们自己创建的，数组类型其实也属于自定义类型，比如我们创建了int arr[10]，这个数组的类型就是int [10],但是当我们写成int arr[11]时，此时数组的类型就变成了int [11]，随着元素个数的变化，数组的类型也在变化，并且前面的int变化，类型也在变化。

指针类型

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

 指针类型随着前面数据类型的不同，也分为多种

其中void* 也是一种指针，是无具体类型的指针

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
比如

void fun(){}
void fun(void){}

两个fun函数是一样的，第二个只是更明确告诉我们这个函数不需要参数，不要传参，返回类型也都是void类型

2. 整形在内存中的存储

我们知道变量的创建需要在内存里开辟空间，空间大小是根据变量的类型来决定的，我们来看看整形是如何存储的

我们看到a是整形变量，是4个字节，我们看到a在内存的存储是14 00 00 00，这是为什么呢？

要想知道存储原理，我们首先要知道原码，反码和补码是什么

2.1原码、反码、补码

计算机中的整数有三种2进制表示方法，即原码、反码和补码。
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”，而数值位则是二进制的转换

正数的原、反、补码都相同。
负整数的三种表示方法各不相同。
原码
直接将数值按照正负数的形式翻译成二进制就可以得到原码。
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反码。

补码
反码+1就得到补码。
对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码。

我曾在这篇文章里介绍过原码、反码和补码，大伙有兴趣可以去看看

(4条消息) 操作符详解---c语言_KLZUQ的博客-CSDN博客

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；
同时，加法和减法也可以统一处理（CPU只有加法器）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。
我们看个例子

int main() {int a = 1;int b = -1;int c = a + b;
}

 我们知道了cpu只有加法器，那么计算1-1就变成了1+（-1），我们知道1的原码是00000....0001，而-1的原码是1000.....0001，直接相加的话就变成了1000....00010，这就变成了-2，但是1+（-1）怎么就变成-2了呢？所以我们就需要补码，1的补码是0000....0001，而-1的补码是1111....1111，此时我们把他俩相加就变成了10000....0000（因为进一所以比之前多一位），而我们的存储是有限的，最上边那一位就舍去了，也就是说我们只存储了0000....0000，也就是0，这就是补码的作用，补码的作用就是可以把正数和负数联系起来

2.2大小端介绍

什么是大小端呢？我们先看看这个图片

这是我们刚才看到a在内存里的存储情况，知道了二进制之类的相关知识后，可能有人好奇为什么这个20在内存里倒着存储的？为什么不是00 00 00 14，这就是我们接下来要介绍的内容

 大端（存储）模式，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（大端存储又叫大端字节序存储）
中；
小端（存储）模式，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（小端存储又叫小端字节序存储）

我们来看这个例子，我们有一串16进制数：0x11223344，它在大小端的存储情况为

 当我们把内存栏调整成1列时可以看到

 可以看到我们的编译器是小端存储

那为什么会有大小端呢？

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8 bit。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。

接着我们来看一道百度的面试题

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。
我们已经知道了大小端的概念，我们直接来看代码

首先来说思路，我们可以设置一个整数，如何用char类型指针取出，接着进行判断，比如数字1，它在内存的存储是01 00 00 00，我们用字符型取出的话是01还是00就可以判断了，我们来看代码

int main() {int i = 1;char* p = (char*)&i;if (p) {printf("小端");}else {printf("大端");}return 0;
}

知道了思路，代码就非常简单了。

接下来我们来看几组练习

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;
}

这段代码会输出什么呢？

 我们来看结果

我们知道-1的补码全为1，即111111...111111，但是要把它存入到char里面，要发生截断，会从后边开始数8位存入a里，%d是打印有符号的整数，对于a来说，他是有符号char，要按整数打印，先要进行整形提升，会补符号位，补全后全为1，也就是-1的补码，对他进行还原为原码后为-1，所以a输出的是-1，对于b来说，也是一样的，对于c来说，c是无符号char，我们存入时的补码同样是8个1，但是按照整形输出时，c是无符号的，提升会补0，补全为0000...00011111111,对它进行还原就是255了，知道了这一段逻辑，我们接着往下看

int main()
{
char a = -128;
printf("%u\n",a);
return 0;
}

这段代码的输出为

 a是char类型，它的原码是10000...00010000000，转换为补码是11111....11110000000，要存入char里边，还是要发生截断，也就是存储的为10000000，接着我们要以%u进行输出，%u是无符号整形，要进行整形提升，a是有符号的char，所以我们提升补符号位，提升后为11111....11110000000，我们认为这段补码为无符号数，也就是直接是原码，把它转为10进制就是我们上边的数了，知道了这个，我们接着往下看

int main()
{
char a = 128;
printf("%u\n",a);
return 0;
}

 我们看结果

 这个结果的原因和上面是一样的，存储a的补码为1000000，而提升因为a是有符号char，第一位是符号位，所以补1，就变为了11111....11110000000，以无符号整形输出就是上边的结果啦，我们再往下看

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

我们来看结果

 -20的补码为1111...11101100，10的补码为0000....00001010，对他俩相加，得到的结果为11111....11110110，然后我们把这个按着整形输出，要把它先变为原码，结果为1111...11110110，对它进行还原，结果就是-10，我们继续看

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

结果为死循环

 为什么呢？因为i是无符号数，既然没有符号，说明i永远不可能小于0，当i从9减少到0后，会变成一个非常大的数字，所以就变成了死循环，我们再看一个例子

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

结果为

 char的取值范围为-128~127，而我们strlen判断结尾为\0，要\0的ASCII码为0，-1-（-1）才为0，而要使i变为-1，要从0到127，再从127到-128，再从-128变为-1，所以输出了255，char类型的数据，可以围城一个圈（我之前有介绍，有兴趣的朋友可以看看，就在上边的操作符详解博客里），我们再看一个例子

unsigned char i = 0;
int main()
{
for(i = 0;i<=255;i++)
{
printf("hello world\n");
}
return 0;
}

结果同样是死循环

 因为无符号char类型的值为0~255，而限制条件刚好到了255，所以会死循环

相信看了这么多例子，大家就可以理解这些数据类型了

3. 浮点型在内存中的存储

常见的浮点数：
3.14159
1E10
浮点数家族包括： float、double、long double 类型。
浮点数表示的范围：float.h中定义

我们来看看浮点型数据在内存中是如何存储的，我们先看一个例子

int main()
{
int n = 9;
float *pFloat = (float *)&n;
printf("n的值为：%d\n",n);
printf("*pFloat的值为：%f\n",*pFloat);
*pFloat = 9.0;
printf("num的值为：%d\n",n);
printf("*pFloat的值为：%f\n",*pFloat);
return 0;
}

为什么会有如此奇怪的结果呢？ 让我们来深入探究浮点数的秘密吧

3.1 浮点数存储规则

num 和 *pFloat 在内存中明明是同一个数，为什么浮点数和整数的解读结果会差别这么大？
要理解这个结果，一定要搞懂浮点数在计算机内部的表示方法。
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
(-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。
 

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。

 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，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）；

 上面说了这么多，我们来看几个例子

v=5.5，对于这个数，我们把它写成二进制为：101.1，101代表了，.1代表了2的负一次方，即0.5，大家可千万不要写成101.101，这是二进制数，每一位都有自己的权重，然后我们要把它变为科学计数法的形式，即1.011*2^2（小数点向左移动两位乘以2的2次方，不懂可以对比十进制），然后我们把v写成（-1）^0*1.011*2^2,知道了这些，对于v来说，s=0，e=2，m=1.011，它的二进制序列为：

0100 0000 1011 0000 0000 0000 0000 0000，对于该二进制序列，我们可以把它转换为16进制看内存是如何存储，转换后为：40 b0 00 00，我们来看是不是这样

我们可以看到，和我们的推测是一样的（小端存储） 

有时候，因为是二进制，对于小数部分的某些情况，我们可能无论如何都凑不出来对应值

所以会出现这种情况 ，我们在使用浮点数时要注意，知道了这些问题，我们再回过头来看最初的问题

 对于n，9的补码为0000....00001001，而把它放入float后，看到的是e全为0，对于e全为0，浮点数的指数E等于1-127（或者1-1023），然后还要乘以2的-126次方，这是一个非常小的数，所以才会打印出0，对于第二个问题，9.0的二进制为：0 10000010 001 0000 0000 0000 0000 0000，将它还原为10进制后，就会变成一个非常大的数，就是1091567616

以上就是数据存储的全部内容，希望大家可以有所收获

如有错误，还请指正。