前言：新手开始学C语言，首先学习的是语法，在懂语法的基础上，在去思考解决问题的方法。大家应该也听说过c语言是最接近底层的编程语言吧，所以我认为最重要的是要理解C语言的内核--1.栈帧空间的销毁和创建  2.数据在内存中的存储方式。 只有深刻理解这些知识，才能让你不再停留在浅层，让你对C语言的理解更上一层楼。

首先，我们要知道存储在计算机中的数据都是以二进制的方式进行存储的。

 大家可能会问十进制，八进制，十六进制呢？其实大家可以把它理解为一种表达形式就行。比如以二进制的方式表达会很长，我们就以十六进制表达，这样更容易理解。

但是，千万不要认为计算机是以十六进制表达的。它只是一种表达方式。本质上是以二进制的方式存储的。

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 整数在内存中的存储

整数在内存中占4个字节，也就是32个比特位。(一个字节=八个比特位)，一个比特位就是一个二进制位。不清楚的现在了解一下。

整数的2进制表⽰⽅法有三种，即 原码、反码和补码。

 有符号的整数，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”，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得到的就是原码。

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。

int n = 5；

在内存中的存储方式： 

原码：0 0000000 00000000 00000000 00000101

反码：0 0000000 00000000 00000000 00000101

补码：0 0000000 00000000 00000000 00000101

正数的原码，反码，补码都相同

int n = -5；

原码：1 0000000 00000000 00000000 00000101

反码：1 11111111 111111111 111111111 111111010

补码：1 11111111 111111111 111111111 111111011

对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码。

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。 (大家了解一下就行)

总的来说：

原码是让人看的

补码是给计算机看的

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大小端字节序和字节序判断

当我们了解整数在内存中的存储后，我们看一下细节

int main()
{int n = 0x11223344;return 0;
}

 

 首先0x是十六进制的表示形式，一位十六进制位用4位二进制位表示，所以存储没有问题。其次，就像123，3是个位，2是十位，1是百位，这边的11223344也一样，44是最低字节位。内存中是从低地址到高地址，我们可以看到44存在了最低地址处。

 我们可以看到在a中的 0x11223344 这个数字是按照字节为单位，倒着存储的。这是为 什么呢？

这时候就要了解大小端： 

其实超过⼀个字节的数据在内存中存储的时候，就有存储顺序的问题，按照不同的存储顺序，我们分 为⼤端字节序存储和⼩端字节序存储，下⾯是具体的概念：

⼤端（存储）模式：

是指数据的低位字节内容保存在内存的⾼地址处，⽽数据的⾼位字节内容，保存在内存的低地址处。

⼩端（存储）模式:

是指数据的低位字节内容保存在内存的低地址处，⽽数据的⾼位字节内容，保存在内存的⾼地址处。

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当了解大小端之后，我们可以 写一个代码来判断当前机器的字节序：

#include <stdio.h>
int main()
{int n = 1;if (1 == *(char*)&n){printf("小端\n");}else{printf("大端\n");}return 0;
}

 

我们可以知道int n = 1在内存的表达形式0x 00 00 00 01(这边用十六进制给大家展示) ，当&n会把地址取出来，当强制类型转换成char*时，解引用只会取到一个字节。

如果是小端存储：0x 01 00 00 00，数据的低位字节内容存储在内存的低地址处。

如果是大端存储：0x 00 00 00 01，数据的低位字节内容存储在内存的高地址处。

所以这样就能判断机器的大小端。

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 练习2

#include <stdio.h>
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;
}

大家来思考一下，会打印出什么？

 

 大家答对了吗？

首先我们要知道类型的作用：

1.申请内存空间时的大小

2.类型决定了看待内存中数据的视角

然后: %d--打印有符号的整型，对于char类型的会发生整型提升。

%u --打印无符号的整数。 

最后还要知道:char的取值范围-128-127 ，unsigned char的范围为0-255

char a = -1;
    //原码: 1 0000000 00000000 00000000 00000001
    //反码：1 1111111 11111111 11111111 11111110
    //补码: 1 1111111 11111111 11111111 11111111
    //发生截断 11111111
    //因为char在这个里面是有符合的：补码:11111111 11111111 11111111 11111111
    //反码:1 0000000 00000000 00000000 00000000
    //补码:1 0000000 00000000 00000000 00000001  整型提升 

    signed char b = -1;   //跟上面的char a是一样的
    unsigned char c = -1;
    //原码:1 0000000 00000000 00000000 00000001
    //反码:1 1111111 11111111 11111111 11111110
    //补码:1 1111111 11111111 11111111 11111111
    //发生截断 11111111
    //0 0000000 00000000 00000000 11111111  整型提升
    printf("a=%d,b=%d,c=%d", a, b, c);

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练习3

#include <stdio.h>
int main()
{char a = -128;printf("%u\n",a); //%u打印无符号整型return 0;
}

 有了上面例子的铺垫，大家应该心里有数了吧？答案是上面呢？

 

 char a = -128;
    //原码:1 0000000 00000000 00000000 10000000
    //反码:1 1111111 11111111 11111111 01111111
    //补码:1 1111111 11111111 11111111 10000000
    //发生截断:10000000
    //%u打印无符号整型，发生整型提升
    //char在vs2022里面是有符号的
    //11111111 11111111 11111111 10000000
    //然后%u认为是无符号的，直接打印。会是一个很大的数字。
    printf("%u\n", a);

 大家可以多深入了解一下，这块并不是很难。

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 练习4

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{char a[1000];int i;for (i = 0; i < 1000; i++){a[i] = -1 - i;}printf("%d", strlen(a));return 0;
}

如果不理解整数在内存中的存储的话，这块大概是做不对的。这边我给大家深入讲解一下，让大家对C语言的知识更加深刻。

首先，每个类型都有自己的取值范围：char的取值范围-128-127 。那么超过这个数字是怎么存储的呢？

 

首先，我们知道字符类型的只占一个字节 ，所以当最高位为0时，它就是正数。直接的值到127。而1为符号位，是负数需要进行转化，所以到-128。

 

所以我们可以得知它的值的范围始终都在127- -128之间，现在大家知道答案是什么了吧？ 

没错就是255. 

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 浮点数在内存中的存储

大家肯定听说过浮点数不能精确保存的吧，接下来给大家娓娓道来。

首先，我们需要知道浮点数在计算机内部的表达方式。 

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：

 V   =  (−1) ∗^S∗  M ∗ 2E

• (−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，M是⼤于等于1，⼩于2的

• 2 E 表⽰指数位

 举个栗子:

⼗进制的5.0，写成⼆进制是 101.0 ，相当于 1.01×2^2 。

 

 

大家要知道当 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）； 

 

int main()
{int n = 9; //占4个字节float* pFloat = (float*) &n;//int*printf("n的值为：%d\n", n); //9printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat); //0.000000*pFloat = 9.0;printf("n的值为：%d\n", n);//1,091,567,616printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat);//9.0return 0;
}

 根据上面的知识，大家认为它会打印出什么?

 int n = 9; //占4个字节
    //00000000 00000000 00000000 00001001(原，反，补码相同)
    float* pFloat = (float*) &n;//int*
    //0 00000000 0000000 00000000 00001001
    //由二进制的存储，我们可以得知float的表示形式
    //S = 0   
    //E = 1-127 = -126 ->因为这8个比特位都是0，特殊的情况，然后M表示出来前面不用补1
    //M= 0.0000000 00000000 00001001
    //(-1)^0 * 0.0000000 00000000 00001001 * 2^ -126 //一个趋近于0的数字乘以无限小的数字，结果也趋近于0
    printf("n的值为：%d\n", n); //9
    printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat); //0.000000

    *pFloat = 9.0;
    //1001.0(二进制)
    //(-1)^0 * 1.001 * 2^2
    //S = 0
    //M = 1.001
    //E = 2  -> 127 + 2 = 129 用这个存在计算机中
    // 0 10000001 00100000 000000000000000
    // 然后%d打印是打印有符号的整数，那么0表示符号位，代表它是一个正数，所以它是一个很大的数字

    printf("n的值为：%d\n", n);//1,091,567,616
    printf("*pFloat的值为：%f\n", *pFloat);//9.0

 希望对大家有所帮助。