C語言 | 深度剖析資料在記憶體中的儲存（原碼，反碼，補碼，大小端儲存）

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一、常用資料型別及所佔位元組數

型別	16位	32位	64位
char	1	1	1
short	2	2	2
int	2	4	4
unsigned int	2	4	4
long	4	4	8
unsigned long	4	4	8
long long	8	8	8
float	4	4	4
double	8	8	8

二、整形在記憶體中的儲存（原碼，反碼，補碼）

整形儲存，在計算機中按照補碼形式儲存

————————————————————————————————儲存————————————————————————————————

1.補碼：
a.無符號數:補碼就是它對應的二進位制序列
b.有符號數：data——>原碼——>反碼——>補碼
2.原碼 vs 反碼
原碼：就是對應整形的二進位制序列，需要特殊考慮的是符號位。
最高位是符號位（1——>負數，0——>正數）
反碼：原碼符號位不變，其他位進行按位取反
補碼：就是反碼+1
正數的原、反、補碼都相同

—————————————————————————————————取————————————————————————————————

1.先看型別，再做決定
2.符號：
有符號數：按照最高符號位0，1進行解釋，分別逆向轉化回去
無符號數：逆向轉化回去
20： 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100
-10：原碼：1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010
反碼：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0101
補碼：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110

三、大小端儲存

地址有高地址和低地址之分，資料有高權值和低權值之分
以位元組為單位，計算機儲存分為：大端儲存和小端儲存

大端儲存：資料的低位儲存在記憶體的高地址中，而資料的高位儲存在記憶體的低地址中
小端儲存：資料的低位儲存在記憶體的低地址中，而資料的高位儲存在記憶體的高地址中

口訣：小：小，小（小端儲存：低權值位放在低地址處）

//判斷當前機器的位元組序
#include<stdio.h>
#include<windows.h>
int check_sys(){
	int i = 1;
	return(*(char*)&i); //&i取的是開闢的四個位元組中的地址最小的
}
int main(){
	int ret = check_sys();
	if (ret == 1){
		printf("小端\n");
	}
	else{
		printf("大端\n");
	}
	system("pause");
	return 0;
}

四、浮點形在記憶體中的儲存

根據國際標準IEEE754，任意一個二進位制浮點數V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時，V為正數；當S=1時，V為負數
• M表示有效數字，大於等於1，小於2
• 2^E表示指數位

例：十進位制的5.0，寫成二進位制是101.0，相當於1.01×2^2。按照上面的格式，可以得到S=0，M=1.01，E=2
十進位制的-5.0，寫成二進位制是-101.0，相當於-1.01×2^2。那麼，S=1，M=1.01，E=2
IEEE754規定：對於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。

對於64位的浮點數，最高的1位是符號位S，接著的11位是指數E，剩下的52 位為有效數字M。

一些規定：

1. 對於有效數字M，因為1≤M≤2，所以M可以寫成1.xxxxxx的形式，其中xxxxxx表示小數部分，所以在計算機內部儲存M時，預設這個數的第一位總是1，，因此可以被捨去，只儲存後面的xxxxxx部分。等到讀取的時候，再把第一位的1加上去。比如儲存1.01的時候，只儲存01，等到讀取的時候，再把第一位的1加上去。
2. 對於指數E，E為1個無符號整數，這意味著，如果E為8位，它的取值範圍為0~255；如果E為11位，它的取值範圍為0 ~ 2047。但是，科學計數法中的E是可以出現負數的，所以IEEE754規定，存入記憶體時E的真實值必須再加上一個中間數，對於8位的E，這個中間數時127，對於11位的E，這個中間數是1023。比如，2^10的E是10，所以儲存成32位浮點數時，必須儲存成10+127=137，即10001001。
3. 指數E從記憶體中取出時分為以下三種情況：
   · E不全為0或不全為1：浮點數採用下面的規則表示，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：
   · E全為0值：這時，浮點數的指數E等於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。
   · E全為1：這時，如果有效數字M全為0，表示正負無窮大（正負2取決於符號位S）