【C语言】数据在内存中的存储

1. 前言

我们知道在操作符中与2进制有关的操作符：& | ^ ~ >>

使用这些操作符就离不开整数中在内存中的存储。 我们一起来看看整数的存储。

整数存储： 整数的二进制表示方法有三种：原码、反码和补码。 三种表示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”，而数值位最高位的⼀位是被当做符号位，剩余的都是数值位。

而正整数的原、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。

负数原反补之间转换就用下面这个图来表示：

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这是因为在计算机系统中，数值⼀律用补码来表示和存储。而在于，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。

当一个数值超过1个字节的时候，存储在内存中有存储的顺序问题，而内存的储存单元是1字节。

大端的字节序：将一个数值的最低位字节的内容存储到高位地址，高位字节序的内容存储到低地址处。 小端的字节序：将一个数值的最低位字节的内容存储到低位地址，高位字节序的内容存储到高地址处。

就像一个三位数从右往左就是个，十，百，也就是从低到高。

举个例子： int a = 0x 11 22 33 44; 大端就是把低地址位依次从高地址位置放置

小端就是把低地址位依次从低地址位置放置

为什么会有大小端模式之分呢？ 这是因为在计算机系统中，我们是以字节为单位的，每个地址单元都对应着一个字节，一个字节为8 bit 位，但是在C语言中除了8 bit 的 char 之外，还有16 bit 的short 型，32 bit 的 long 型（要看具体的编译器），另外，对于位数大于8位的处理器，例如16位或者32位的处理器，由于寄存器宽度大于⼀个字节，那么必然存在着⼀个如何将多个字节安排的问题。因此就导致了大端存储模式和小端存储模式。 例如：⼀个 16bit 的 short 型 x ，在内存中的地址为 0x0010 ， x 的值为 0x1122 ，那么0x11 为高字节， 0x22 为低字节。对于大端模式，就将0x11 放在低地址中，即 0x0010 中，0x22 放在高地址中，即 0x0011 中。小端模式，刚好相反。我们常用的 X86 结构是小端模式，而KEIL C51 则为大端模式。很多的ARM，DSP都为小端模式。有些ARM处理器还可以由硬件来选择是大端模式还是小端模式。

设计⼀个程序来判断当前机器的字节序，在大厂的笔试中就有这道题目。 那我们该怎么写呢？ 假设给了一个int a = 1; 它在内存中存储为 0x 00 00 00 01，如果我们只取01，知道它在高字节中就是大端，在低字节就是小端。 那我们就将整数1的地址强制转化为char类型，来判断是否等于1。等于1是就是小端，等于0就是大端。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1#include #include #include int check_sys(){int a = 1;if ((*(char*)&a) == 1){return 1;//小端}else{return 0;//大端}}int main(){if (check_sys() == 1){printf("小端\n");}else{printf("大端\n");}return 0;}