【C语言深度剖析——第四节（关键字4）】《C语言深度解剖》+蛋哥分析+个人理解

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前言：
本节博客继续前篇内容进行续写，我们着重探求有符号与无符号数的问题，探求整形在内存中的存储这一课题

一、空间的申请

1.变量定义

1.1变量定义的概念：

所谓变量定义，本质上就是在内存中开辟特定大小的空间（不做解释，后文体会）。

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概念区分：初始化与赋值
(1)概念：
初始化：指的是变量与生俱来的内容属性
赋值：值的是变量后来放到该变量空间的内容属性
(2)特点：
初始化只能进行一次，赋值可以进行多次
初始化具有先天性的含义，赋值有着后天的含义。

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1.2变量定义的原因：

定义变量的原因在于开辟空间，暂时存储数据

首先，我们需要明确的是计算机是弥补人类计算能力低下问题诞生的（这里并没有贬低人类的意思，就是说人类跟计算机相比计算能力确实相对来说比较差）

之后，我们需要明白，我们人类计算时候是需要一步一步计算的，计算机也是需要进行先后计算了，并不是一下子就对所有数据进行处理，计算机也是对一个一个数据进行依次处理的，至于为什么算个数字那么快，因为计算机算的快而已，这并不是说计算机对所有数据进行同时处理。（注：当然计算机也是可以同时对数据进行处理的，不过同时处理数据的能力有限，了解即可）
然后，我们大概就明白了，为何需要变量？就是因为有些数据需要等待一些时间去让计算机处理，在处理之前，需要先存储起来防止数据丢失，这大概跟人类做运算时候要写在纸上差不多，省的忘了原来的数据，如果忘了那就惨了。

那为啥需要把数据放在一个个变量里进行处理啊？我数据直接放那一团不就行了嘛，这有点类似于我们吃饭，我们一般都是用碗吃饭，而不是直接用锅，原因在于效率高，计算机也是一样，在处理数据的时候，先用变量把在“一锅里的”数据分到一个个小碗里，然后就“吃”的快了。而且之前讲过，我们做饭的地方跟我们吃饭的地方离得距离是比较远的，类似于硬盘中的程序跟cpu处理是比较远的，要想提高效率，就是借助变量变成“小碗”送到内存当中，这样就跟cpu离得近了。其实我感觉变量就是起到了一个方便读取数据的作用。

变量定义的本质在于，开辟一块内存空间，暂时存储数据

2.变量声明

变量声明的本质就是：告知编译器。**
两者的区别在于，
声明你可以声明多次，定义只能定义一次哈。
本质区别在于定义开辟内存空间，变量声明没有开辟内存空间。

这个区别有一个比较有意思的比喻，大概是这样的，变量的定义类似于你跟你女朋友表白，只能表白一次吧？哈哈。然后变量的声明的话就是你告诉你周围的人，那个女孩是我女朋友哈，你们不要有非分之想了哈。这里想说声明可以声明无数次。（这里只是做一个比喻说明一下哈，无任何不良诱导）

二、数据存入

首先同学们，我想问int a = -10；计算机会直接把-10存入内存中吗？答案是不是
原因在于计算机只认识二进制。
因而就需要进制转换，需要把-10这一个十进制数字转换成为二进制的形式，这就牵扯到了原码、反码以及补码的概念和转换问题。

1.转换补码

有符号数：
首先，对于有符号数，一定要能表示该数据是正数还是负数，所以我们一般用最高比特位来充当符号位。
原码反码补码都有符号位和数值位。符号位0表示正数，1表示负数，而三种表示方法各不相同。
无符号数：
不需要转换，原码反码补码相同不存在符号位。

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如果一个数据是负整数，那么要遵守下面的规则进行转换：

原码：直接将数字按照正负数的形式翻译成二进制即可
反码：符号位不变，数值位按位取反
补码：反码+1
无符号数：不需要转换（原码反码补码相同），没有符号位的概念
整形：数据存放内存中的其实是补码

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为啥需要补码来存储整形类型？
原因在于：
1.使用补码，可以将符号位和数值位进行统一处理，并且加法和减法也可以统一进行处理
2.原码与补码的相互转换，其运算过程是相同的（都是取反+1），不需要格外的硬件电路

我需要强调一点的是，右边数字的二进制转换与左边的类型没有半毛钱关系，编译器判断有无符号整形，只看你赋值的数字有没有+号或者-号而已

那同学觉得计算机就这样把补码扔到内存了吗？
显然不只如此！还需要考虑大小端存储问题。

2.大小端存储

大小端存储取决于硬件单元，这个大小端存储是啥意思呢？
大小端存储的概念：
大端：低权值数字放到高地址处，高权重数字放到低地址处。
小端：高权值数字放到低地址处，低权值数字放到高地址处。

3.截断

考虑到怎么存储之后，我们还得需要考虑一个问题，就是会不会发生截断？比如你把一个数字放到一个char类型里面，char类型只有8个比特位，存不下一个数字的32个比特位，必然要发生截断。

当然对于截断问题，只是顺便一提，有兴趣可以单独去研究一下。

4.取值范围的问题

一个类型有取值范围，那你知道取值范围是怎么进行确定的吗？
一个类型的取值范围的大小取决于这个类型有多少个比特位

假如我只给你一个比特位，请问你可以表示几个数字（不考虑符号位）？
就俩数字（2^1)嘛，一个0一个1嘛
我如果给你两个比特位呢？
4(2^2)个数字，00，01，10，11
我如果给你三个比特位呢？
8(2^3)个数字，000，001，010，011，100，101，110，111
……
所以，，，一个8个比特位的char类型，可以表示几个数字？2^8==256!
这也就解释char（有符号）类型的取值范围是-128—127了。
但是我有个小疑惑，-128靠8个比特位是怎么表示出来的？明明需要9个比特位啊。

只是人为规定！！！
之后呢，还要给大家看一个取值循环图，大家就能明白类型的取值范围是怎么回事了：

三、数据取出

1.大小端

还是要先看大小端问题，小端存储就小端取出，大端存储就大端取出即可。

2.自身类型

到了这个时候，说实在的左边的类型才有作用，什么意思呢？左边的类型决定了怎么看待这串二进制数字。
比如说左边如果是无符号整形类型，那么就不会把二进制最高位看成符号位，同理，如果是有符号类型，就会把最高位的二进制位看成符号位，这两种情况是截然不同的数值！

3.整型提升

如果我在内存里面是一个8个比特位的字符呢？你放入的类型却是一个int类型怎么办？整型提升。有符号int补符号位，无符号int前面补0，给你补到32个比特位再说。当然，这个地方也就不细说了，有兴趣可以自行研究一下。

练习题

最后送大家一道练习题哈，如果看完本文章大体理解我说的啥的话，应该可以做对，当然不对的话也不要担心哈，再弄懂就好啦，知识不是一下就会弄懂的。

int main()
{
	char a[1000];
	int i;
	for (i = 0; i < 1000; i++)
	{
		a[i] = -1 - i;
	}
	printf("%d", strlen(a)); 
	return 0;
}

答案：255，请试分析本题。
解析：略。