变量存储

基本概念

类型大小
- 内置类型
  
  类型类型名占用字节
  
  char 字符型 1
  
  short 短整型 2
  
  int 整型 4
  
  long 长整型 4或8
  
  float 单精度浮点型 4
  
  double 双精度浮点型 8
- 自定义类型
  
  在其他笔记中详细记录相关内容
大小端字节序存储模式
- 大端（储存）模式
  
  指字节数据的低位保存在内存的高地址中，而数据的高位，保存在内存的低地址中
- 小端（储存）模式
  
  指字节数据的低位保存在内存的低地址中，而数据的高位，保存在内存的高地址中
- 大小端的意义
  
  对于位数大于8的处理器，由于寄存器的宽度大于一个字节，那么必然存在着一个如何将多个字节安排的问题，因此导致了大端存储模式和小端存储模式
  
  注：我的机器是小端存储模式（大部分消费者电脑都是）
- 大小端存储实例
  - 存储实例
```
int num = 0x11223344;
// 存储效果：
// 大端：低地址 -> 11 22 33 44 -> 高地址
// 小端：低地址 -> 44 33 22 11 -> 高地址
```
  - 判断机器字节序（百度面试题）
```
// 判断当前机器的字节序，小端返回1、大端返回0
int check_sys() {
    int a = 1;
    return *(char *) (&a);
}
```
原码、反码、补码（整型）

注：特别说明，原码、反码、补码是对整型而言的，浮点型有它自己的标准
- 原码、反码、补码的意义
  
  在计算机系统中，数值（整数）一律用补码来表示和储存。使用补码，可以将符号位和数值域统一处理（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
- 转化规则
  1. 正整数、无符号数三者相同，都为数学意义上的二进制码
  2. 对于有符号负整数，原码的符号位不变，其他位依次按位取反，得到反码；反码+1，得到补码

类型	类型名	占用字节
char	字符型	1
short	短整型	2
int	整型	4
long	长整型	4或8
float	单精度浮点型	4
double	双精度浮点型	8

整型的存储

有符号整数的存储

对于BYTE大小的变量而言，它的补码对应规则如下

从 0000 0000 到 0111 1111，对应 0 到 127（所有正整数 + 0）
从 1111 1111 到 1000 0001，对应 -1 到 - 127（大部分负整数）
由于还有 1000 0000 这个特殊的补码，特别定义为 -128
综上，BYTE大小的变量而言，取值范围为 \(-2^7\) 到 \(2^7 - 1\)

注：常用的字节单位

单位全称含义 / 说明大小（字节）大小（比特）

BIT Bit（Binary digit）比特，最小的信息单位 1/8 字节 1 比特

BYTE Byte 字节，基本存储单位 1 字节 8 比特

WORD Word 字，通常为 2 字节 2 字节 16 比特

DWORD Double Word 双字，为 WORD 的 2 倍 4 字节 32 比特

QWORD Quad Word 四字，为 DWORD 的 2 倍 8 字节 64 比特

无符号整数的存储

由于无符号整数原码、反码、补码相同，所以从 0000 0000 到 1111 1111，对应 0 到 255
注：
- 由于不同数据类型互相操作所带来的类型变化，请参阅其他笔记
- 符号所带来的影响，往往比较容易忽略，例如判断 size_t 类型小于0

单位	全称	含义 / 说明	大小（字节）	大小（比特）
BIT	Bit（Binary digit）	比特，最小的信息单位	1/8 字节	1 比特
BYTE	Byte	字节，基本存储单位	1 字节	8 比特
WORD	Word	字，通常为 2 字节	2 字节	16 比特
DWORD	Double Word	双字，为 WORD 的 2 倍	4 字节	32 比特
QWORD	Quad Word	四字，为 DWORD 的 2 倍	8 字节	64 比特

浮点型的存储

注：此小节内容比较原理向，仅做了解，对实际写代码没有过多用处

浮点类型在内存中的存储方式

根据IEEE754标准，任意一个二进制浮点数V可以表示成：\(V = (-1)^s * M * 2^E\)

例如：十进制的-5.0，写成二进制时为101.0，即 \(1.01\times 2^2\)。那么，S=1，M=1.01，E=2
注：
- 32位浮点数的存储模式
- 64位浮点数的存储模式
参数介绍
- \((-1)^S\)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，其中 \(1 \leq M < 2\)
- \(2^E\) 表示指数位
存储方式
- M的存储
  
  因为M整数部分始终为1，故只需要存储小数部分即可
  
  小数部分，第n位小数表示2^(-n)
- E的存储
  
  E是一个无符号整数。如果E为8位，则范围为0_{255，如果E为11位，则范围为0}2047
  
  我们知道，科学计数法中的E是可以出现负数的，所以IEEE 754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时，中间数为127
  - 对于11位的E，中间数为1023
  - 例如：\(2^{10}\)保存为32位浮点数时，M必须保存为10+127=137，即 1000 1001
- E的取出
  - E非全0或全1
    
    E的存储值减去127（或1023）得到真实值。再将有效数字M加上整数位1
  - E全为0
    
    这时，浮点数的指数E等于1-127（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。这样做是为了表示正负0，以及接近于0的很小的数字
  - E全为1
    
    这时，有效数字M全为0，表示正负无穷大