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• 大小端介紹
• • 什么是大端，小端？？？
  • 為什么有大端和小端？？？
• 整形在內存中的存儲
• • 原碼，反碼，補碼
  • 計算機中整形通常存儲的是補碼
• 浮點型在內存中的存儲
• • 形式：(-1)^S * M * 2^E
  • 具體存儲方式
  • float實際案例
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大小端介紹

什么是大端，小端？？？

• 大端(存儲)模式，是指數據的低位保存在內存的高地址中，而數據的高位，保存在內存的低地址中;

• 小端(存儲)模式，是指數據的低位保存在內存的低地址中，而數據的高位,，保存在內存的高地址中。
  

• 從語言方面可能難以切身體會，下面我們結合實際程序來對大小端進行分析和理解。

int check_sys() {int a = 1;//實際存入計算機的數值為0x00 00 00 01return *(char*)&a;//強轉為char類型是為了取出a的值的前兩位//計算機會從 低地址 處開始讀取//1.若讀取值為01說明‘低地址’存儲值為‘低位’---小端模式//2.若讀取值為00說明‘低地址’存儲值為‘高位’---大端模式 }int main() {if (check_sys()== 1)//通過函數返回值判斷該計算機是否為小端存儲模式printf("小端");else("大端");return 0; }

• 我們也可以在程序運行過程中通過觀察a的內存的方式來理解大/小端存儲。
  （我的電腦是小端存儲所以只做了小端）

為什么有大端和小端？？？

• 為什么會有大小端模式之分呢?這是因為在計算機系統中，我們是以字節為單位的，每個地址單元都對應著一 個字節，一個字節為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，由于寄存器寬度大于一個字 節，那么必然存在著一個如果將多個字節安排的問題。因此就導致了大端存儲模式和小端存儲模式。
• 例如一個 16bit 的 short 型 x ，在內存中的地址為 0x0010 ， x 的值為 0x1122 ，那么 0x11 為高字節， 0x22 為低字節。對于大端模式，就將 0x11 放在低地址中，即 0x0010 中， 0x22 放在高地址中，即 0x0011 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處理器還可以由硬件來選擇是大端模式還是小端模式。

整形在內存中的存儲

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，通常最高位為符號位，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
  原碼直接將數翻譯成二進制就可以了。

• 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+1就得到補碼。
  正數的原反補碼都相同

計算機中整形通常存儲的是補碼

• 在計算機系統中，數值一律用補碼來表示和存儲。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，其運算過程是相同的，不需要額外的硬件電路。

• 例如：1+（-1）的運算

• 1為正數，原反補相同，符號位為0（整形32個bit位）------
  原反補：00000000 00000000 00000000 00000001

• -1為負數，原反補不同，符號位為1（整形32個bit位）------
  原碼：10000000 00000000 00000000 00000001
  反碼：111111111 111111111 111111111 111111110
  補碼：111111111 111111111 111111111 111111111

• 存儲的補碼作運算：
  00000000 00000000 00000000 00000001+
  111111111 111111111 111111111 111111111=
  1 00000000 00000000 00000000 00000000
  
  

• 整形取低位的32為最終結果為
  00000000 00000000 00000000 00000000

• 符號位為0，正數，原反補相同，完成1+（-1）=0的運算。

浮點型在內存中的存儲

形式：(-1)^S * M * 2^E

• 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N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，N為正數；當s=1，N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。

• 舉例來說：

十進制的5.0，寫成二進制是 101.0 ，相當于 (-1)⁰ * 1.01 * 2² 。 那么，S=0，M=1.01，E=2。

十進制的-5.0，寫成二進制是 -101.0 ，相當于 (-1)⁰ * 1.01 * 2² 。那么，S=1，M=1.01，E=2。

十進制的5.5，寫成二進制是101.1，相當于(-1)⁰ * 1.011 * 2² 。那么，S=0，M=1.011，E=2。

具體存儲方式

• 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。
  
• 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位有效數字。
• 至于指數E，情況就比較復雜。
  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，存入內存時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。
• 然后，指數E從內存中取出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。
比如： 0.5（1/2）的二進制形式為0.1，由于規定正數部分必須為1，即將小數點右移1位，則為1.0*2^(-1)，其階碼為-1+127=126，表示為01111110，而尾數1.0去掉整數部分為0，補齊0到23位00000000 00000000 0000000，則其二進制表示形式為:
0 01111110 00000000000000000000000

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全為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）

float實際案例

int main() {float a = 5.5;return 0; }

• 結合前面大小端分析float型5.5在計算機內存儲，配合字體顏色食用
• 紅色S（符號位）,藍色E（指數位），黃色M（數值位（自動+1））

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的数据的存储------计算机中常见数据类型的存储方式（C语言解析）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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