C语言（九） 深度剖析数据在内存中的存储 （上）

   之前我们学习了基本的内置类型：char
short
int
long
float
double以及它们所占存储空间的大小。
类型的意义：
 1.使用这个类型开辟内存空间的大小（大小决定了使用的范围）
2.如何看待内存空间的视角
类型的归类：
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]浮点型：float
double构造类型：数组类型
结构体类型 struct
枚举类型 enum
联合类型 union指针类型：
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
[b]整形在内存中的存储[/b]     我们之前讲过一个变量的创建要在内存中开辟空间的。空间的大小是根据不同类型而决定的。
那接下来我们来谈谈数据在所开辟内存中到底是如何存储的？
比如说：int a = 20;
int b = -10;我们知道为a分配四个字节的空间。
那它是 如何存储的呢？
下来我们了解一下原码、反码和补码的概念：
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了。
反码：将原码的符号位不变，其他位依次按位取反就可以了。

补码：反码+1就得到了补码。
正数的原码、反码、补码相同
对于整形来说，数据存放内存其实都是存放的是补码。
为什么呢？
     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位统一处理。
同时，加法和减法也可以统一处理（CPU只有加法器），此外，补码和原码相互转换，其运算过程是相同的，不需要额外的硬件电路。



我们可以看到对于a和b分别存储的是补码。但是我们发现顺序不太对。这是为什么呢？

这个时候我们就引入一个大小端的概念。
什么是大小端呢？
大端（存储）模式，是指数据的低位保存在内存的高地址，数据的高位保存在内存的低地址。
小端（存储）模式，是指数据的低位保存在内存的低地址，数据的高位保存在内存的高地址。

如下图：



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。
代码1：
int main()
{
int num = 1;
char* pc = (char*)#
if (*pc == 1)
{
printf("小端\n");
}
else
{
printf("大端\n");
}
system("pause");
return 0;
}代码2:int check_sys()
{
int num = 1;
char* pc = (char*)#
return *pc;
}

int main()
{
int ret = check_sys();
if (ret == 1)
{
printf("小端\n");
}
else
{
printf("大端\n");
}
system("pause");
return 0;
}代码3：int check_sys()
{
int num = 1;
return *(char*)#
}

int main()
{
int ret = check_sys();
if (ret == 1)
{
printf("小端\n");
}
else
{
printf("大端\n");
}
system("pause");
return 0;
}代码4：int check_sys()
{
union
{
int i;
char c;
}un;
un.i = 1;
return un.c;
}

int main()
{
int ret = check_sys();
if (ret == 1)
{
printf("小端\n");
}
else
{
printf("大端\n");
}
system("pause");
return 0;
}
结果为 :  小端下面的代码输出什么呢？
代码1：int main()
{
char a = -1;
signed char b = -1;
unsigned char c = -1;
printf("a=%d,b=%d,c=%d", a, b, c);
system("pause");
return 0;
}结果为   a=-1   b=-1   c=255
说明char和signed char范围相同
代码2：int main()
{
char c = -128;
printf("%d\n", c);
system("pause");
return 0;
}结果为   -128
代码3：int main()
{
char c = -128;
printf("%u\n", c);
system("pause");
return 0;
}结果为： 4294967168
代码4：int main()
{
char c = 128;
printf("%d\n", c);
system("pause");
return 0;
}结果为   -128
代码5：int main()
{
char c = 128;
printf("%u\n", c);
system("pause");
return 0;
}结果为： 4294967168
代码6int main()
{
int i = -20;
unsigned int j = 10;
printf("%d\n", i + j);
system("pause");
return 0;
}结果为 -10
总结：
unsigned char  范围是 0~255
[b]char /signed  char 范围是 -128~127[/b]
我们可以看一下溢出问题：
（1）126和127
126和127是范围之内的数字，他们的值是遵从规则的。所以他们的值也是126和127，并没有越界。（2）128128这个数字是越界的数字，是127+1。

这时会在127的最后8位上加1，也就是在0..0 0111 1111的后8位0111 1111上加1，变为1000 0000。倒数第8位变成了1，所以前24个位也全部变为1，所以该数被表示为负数。它的值为 -1*2^7+0=-128。
根据负数的值在计算机中是以补码的形式存储的理论，也就是说1000 0000是补码，即：-128在计算机中是以1000 0000存储的，-128的原码是1000 0000（补码）减1，再取反，结果还是1000 0000（原码）。（3）129129和128的取值也是一样的道理。129是127+2或者128+1，抛开前24位不说，它的二进制为1000 0001，倒数第8位为1，所以前24位也为1，并且为负数。所以它的值表示为：-1*2^7+1=-127.
根据负数的值在计算机中是以补码的形式存储的理论，1000 0001是补码，即：-127在计算机中是以1000 0001存储的，-127的原码是1000 0001（补码）减1，再取反，结果是0111 1111（原码）。（4）-127和-128这两个数字都是在范围之内 没有什么可说的了吧，并且它们的二进制形式也刚刚讲过了。（5）-129-129是-128-1所得，所以-128的最后8位是1000 0000，减去1变为0111 1111，前面24位全部置位0，且该数被解释为正数，其值为2^0+2^1+2^2+2^3+2^4+2^5+2^6=2^7－1=127（6）-130-127的最后8位是1000 0001，减去3变为0111 1110，前面24位全部保持0，且该数被解释为正数，其值为2^1+2^2+2^3+2^4+2^5+2^61=126