数据在内存中的存储

一 . 整数在内存中的存储

1.1整型的表现方法

整数的2进制表现方法有三种，即原码、反码和补码
有符号的整数，三种表现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表现“负”，最⾼位的⼀位是被当做符号位，剩余的都是数值位。
正整数的原、反、补码都雷同。
负整数的三种表现方法各不雷同。
原码：直接将数值按照正负数的形式翻译成⼆进制得到的就是原码。
反码：将原码的符号位稳定，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。
1.2为什么对于整形在内存中要存放补码?

在计算机体系中，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）别的，补码与原码相互转换，其运算过程是雷同的，不须要额外的硬件电路。
二 . 巨细端字节序和字节序判定

2.1什么是巨细端字节序?

在不同的编译器中,数据在内存中的存储数据会有所不同,如若将下列代码

1. #include <stdio.h>
2. int main()
3. {
4. int a = 0x11223344;
5. return 0;
6. }

复制代码

在这里可以看到将’‘11’‘位存放在了低地点处,也就是小端字节序
整型 a 存储在内存中,相信有不少人会纠结与是将"11"存放在低地点处,还是将’‘44’'存放在低地点处.由此也可以得到巨细端字节序的开端概念.
那究竟什么是大端字节序和小端字节序呢?
2.2巨细端字节序的概念

大端字节序（Big-Endian）
大端字节序，也称为大端模式，是指数据的高位字节存放在内存的低地点处，低位字节存放在内存的高地点处 。
比方，对于一个 32 位（4 字节）的整数 0x12345678，在大端字节序的存储方式下，内存中的存储顺序从低地点到高地点依次是 0x12、0x34、0x56、0x78。就好像把数据从高位到低位依次排列，高位在前，就像人们通常风俗从高位开始读写数字一样。
大端字节序常见于一些网络协议（如 TCP/IP 协议栈中规定的网络字节序就是大端字节序）和一些处理器架构（如 PowerPC 等）。
小端字节序（Little-Endian）
小端字节序，也叫小端模式，与大端字节序相反，是指数据的低位字节存放在内存的低地点处，高位字节存放在内存的高地点处。
对于上述同样的 32 位整数 0x12345678，在小端字节序的存储方式下，内存中的存储顺序从低地点到高地点依次是 0x78、0x56、0x34、0x12 。可以理解为把数据的低位字节放在前面，高位字节放在后面。
小端字节序在 x86 架构的处理器（如常见的个人计算机上的 Intel 和 AMD 处理器）中较为常见。
2.3怎样判定当前机器的巨细端字节序

以下是一个比力简易是实现方式

1. #include<stdio.h>
2. int main()
3. {
4.         int i = 1;
5.         //0x00 00 00 01
6.         //只需比较取出的下一为是00 还是 01 即可
7.         if (*(char*)&i == 1)
8.                 printf("小端 ");
9.         else
10.                 printf("大端");
11.         return 0;
12. }

复制代码

在这里将 &i 强转为char * 类型解引用后,数据和 ’ 1 ‘举行比力.如果结果为1的话,那么则证实是低地点处取出了’‘01’',则阐明是小段字节序;反之则是大端字节序.
三 . 浮点数在内存中的存储

一个浮点数必然可以以上述二进制形式表现出来;
当占据32位,也就是4个字节时:
3.1 占据32位的浮点数

IEEE 754 标准下float类型的存储布局
float类型在内存中占 32 位（4 个字节），它被划分为三个部分：
符号位（Sign bit）：占 1 位，用于表现浮点数的正负，0 表现正数，1 表现负数。
指数位（Exponent bits）：占 8 位，以偏移值的形式存储指数。在 IEEE 754 标准中，单精度浮点数的指数偏移值为 127。实际的指数值等于存储的指数位的值减去偏移值。
尾数位（Mantissa bits）：占 23 位，存储浮点数的小数部分。规定尾数的整数部分总是 1（隐含的，不存储），所以实际存储的是尾数的小数部分

如果是占据64位的浮点数,只是符号位,指数位以及尾数位所利用的位数不同:

3.1.1有效数字M

M可以写作1.xxxxxx的形式.
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的时间，只保存01，比及读取的时间，再把第⼀位的1加上去。这样做的目标，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。
3.1.2 指数E

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IEEE754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。
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。
E全为0
这时，浮点数的指数E等于1-127（大概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）；

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