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一、大小端存储
二、整型提升和截断
三、数据的二进制存储
四、结构体内存对齐
一、大小端存储
- 大端存储：数据的低位字节存储在高地址
- 小端存储：数据的低位字节存储在低地址
不同编译器有不同的存储方式
int a = 10;
char* p = (char*)&a;
printf("%x\n", *p); // a ---> 0000000a
// 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010
// 0 0 0 0 0 0 0 a 16进制数据：0x0000000a
// a在VS2019中的存储：0a 00 00 00 低地址 --> 高地址
// 整型在内存中以补码存储二、整型提升和截断
提升：短字节数据类型 ---> 长字节数据类型
截断：长字节数据类型 ---> 短字节数据类型
char ch = -10;
unsigned char c = -10;
// 10000000000000000000000000001010 -10原码
// 11111111111111111111111111110101 -10反码
// 11111111111111111111111111110110 -10补码
// char类型的截断：11110110
// 整型提升：
// 11111111111111111111111111110110 ch补码 char是有符号类型数据，根据符号位数据补0或1
// 00000000000000000000000011110110 c 补码 c 是无符号类型数据，前面直接补0
printf("%d\n", ch); // 将整型提升后的ch补码转换为原码输出为：-10
printf("%u\n", ch); // 将整型提升后的ch补码直接转为10进制数据输出： 4,294,967,286
printf("%d\n", c); // 将整型提升后的c 补码转换为原码输出为： 246
printf("%u\n", c); // 将整型提升后的ch补码直接转为10进制数据输出： 246三、数据的二进制存储
正数：原码 = 反码 = 补码
负数：符号位不变，原码剩余位取反得反码，再加一得补码，补码取反加一得原码
浮点数：遵循IEEE754标准，二进制浮点数表示为(-1)^s * M * 2^E真
S为数符，M为尾码，E为阶码，E = E真 + 127
float 是单精度浮点数，数码 1 bit，尾码 23 bit，阶码 8 bit，共32位
double是双精度浮点数，数码 1 bit，尾码 52 bit，阶码 11 bit，共64位
//打印int、float、double类型在内存的二进制编码
#include <iostream>
using namespace std;int count = 0;template<class t>
void printbinary(t e, int length)
{if (length > 1) printbinary(e >> 1, length - 1);putchar((e & 1) + '0');::count++;if (::count % 8 == 0) cout << ' ';if (::count % (sizeof(e) * 8) == 0) cout << endl;
}int main()
{int i1 = 0, i2 = -1, i3 = 17, i4 = -17;printbinary(i1, 32);// 00000000 00000000 00000000 00000000printbinary(i2, 32);// 11111111 11111111 11111111 11111111printbinary(i3, 32);// 00000000 00000000 00000000 00010001printbinary(i4, 32);// 11111111 11111111 11111111 11101111cout << endl;int tmp = 0;float* f1 = (float*)&tmp;*f1 = 0;printbinary(*(unsigned*)f1, 32); // 00000000 00000000 00000000 00000000float* f2 = f1;*f2 = -1;printbinary(*(unsigned*)f2, 32); // 10111111 10000000 00000000 00000000// 1 01111111 00000000000000000000000 , E = 01111111B - 127D = 0, (-1)1 * 1.0 * 20 = -1float* f3 = f1;*f3 = 17;printbinary(*(unsigned*)f3, 32);//01000001 10001000 00000000 00000000// 0 10000011 00010000000000000000000 , E = 10000011B - 127D = 4, (-1)0 * 1.0001 * 24 = 10001B = 17float* f4 = f1;*f4 = -17;printbinary(*(unsigned*)f4, 32); // 11000001 10001000 00000000 00000000cout << endl;long long temp = 0;double* d1 = (double*)&temp;*d1 = 0;printbinary(*(unsigned long long*)d1, 64); //00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000double* d2 = (double*)&temp;*d2 = -1;printbinary(*(unsigned long long*)d2, 64); //10111111 11110000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000double* d3 = (double*)&temp;*d3 = 17;printbinary(*(unsigned long long*)d3, 64); //01000000 00110001 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000double* d4 = (double*)&temp;*d4 = -17;printbinary(*(unsigned long long*)d4, 64); //11000000 00110001 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000return 0;
}四、结构体内存对齐
对齐规则：
- 第一个成员在与结构体偏移量为0的地址处
- 其他成员要对齐到对齐数的整数倍的地址处
- 对齐数：编译器默认的某个数字与该成员大小的较小值（VS默认值是8）
- 结构体总大小为最大对齐数的（每个成员变量都有一个对齐数）整数倍
- 如果嵌套了结构体，嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍，结构体的整体大小就是最大对齐数（含嵌套结构体对齐数）的整数倍
#include <stdio.h>struct S1
{char c1;int i;char c2;
};struct S2
{char c1;char c2;int i;
};struct S3
{char c1;char c2[20];char c3[20];
};struct S4
{char c1;char c2[20];char c3[20];int i;
};int main()
{printf("%d\n", sizeof(S1)); // 12 = 1 + 3(对齐) + 4 + 1 + 3(对齐)printf("%d\n", sizeof(S2)); // 8 = 1 + 1 + 2(对齐) + 4printf("%d\n", sizeof(S3)); // 41 = 1 + 20 + 20printf("%d\n", sizeof(S4)); // 48 = 1 + 20 + 20 + 3(对齐) + 4
}
