c中的进制与内存分析
一、 进制
1. 什么是进制
l 是一种计数的方式，数值的表示形式
数一下方块的个数
汉字：十一 十进制：11 二进制：1011 八进制：13
l 多种进制：十进制、二进制、八进制、十六进制。也就是说，同一个整数，我们至少有4种表示方式
l 软件开发，肯定要了解这个
2. 二进制
1> 特点：只有0和1，逢2进1
2> 书写格式：0b或者0b开头
3> 使用场合：二进制指令\二进制文件，变量在内存中就是二进制存储
4> 二进制和十进制的互相转换
5> n为二进制位所能表示的数据范围（不考虑负数）：0~2的n次方-1
3. 八进制
1> 特点：0~7，逢八进一
2> 书写格式：0开头
3> 八进制和二进制的互相转换
4. 十六进制
1> 特点：0~F，逢十六进一
2> 书写格式：0x或者0X开头
3> 十六进制和二进制的互相转换
5. 总结
1> Mac中计算器的使用
2> printf以不同进制形式进行输出
6. 习题
1> 判断下列数字是否合理
00011 0x0011 0x7H4 10.98 0986 .089 -109
+178 0b325 0b0010 0xFFdc 96f 96.0f 96.0F
-.003 15.4e6 10e8.7 7.6e-6
2> 分别写出它们的十进制、八进制、十六进制
0b0011 1101 0b0111 1011
3> 写出它们的二进制
67 056 0x004f
二、 变量的内存分析
研究变量在内存中的具体存储情况
1. 字节和地址
为了更好地理解变量在内存中的存储细节，先来认识一下内存中的“字节”和“地址”。
1> 内存以“字节为单位”
2> 不同类型占用的字节是不一样的
2. 变量的存储
1> 所占用字节数跟类型有关，也跟编译器环境有关
2> 变量实例
int b = 10;
int a = 134;
l 内存由大到小寻址
l 只存储二进制形式
l 每个变量都有地址：第一个字节的地址就是变量的地址
3> 查看内存地址的两种方式：%x和%p
4> 查看整数的二进制形式
// 输出整数的二进制形式
void putBinary(int n)
{
int bits = sizeof(n) * 8;
while (bits-->0) {
printf("%d", n>>bits&1);
if (bits%4==0) printf(" ");
}
printf("\n");
}
3. 负数在内存中的存储
1> 一个字节的取值范围
2> 负数的表示形式
3> 原码、反码、补码
4. 取值范围
5. 习题
写出下列变量在内存中的存储情况
int a = 134;
int b = 0;
int c = -10;
三、 类型说明符
1. short和long
l 100l和100ll和100的区别
l long和long long的输出
l 不同类型所占用的存储空间
1> short和long可以提供不同长度的整型数，也就是可以改变整型数的取值范围。在64bit编译器环境下，int占用4个字节（32bit），取值范围是-231~231-1；short占用2个字节（16bit），取值范围是-215~215-1；long占用8个字节（64bit），取值范围是-263~263-1
2> 总结一下：在64位编译器环境下，short占2个字节(16位)，int占4个字节(32位)，long占8个字节(64位)。因此，如果使用的整数不是很大的话，可以使用short代替int，这样的话，更节省内存开销。
3> 世界上的编译器林林总总，不同编译器环境下，int、short、long的取值范围和占用的长度又是不一样的。比如在16bit编译器环境下，long只占用4个字节。不过幸运的是，ANSI \ ISO制定了以下规则：
l short跟int至少为16位(2字节)
l long至少为32位(4字节)
l short的长度不能大于int，int的长度不能大于long
l char一定为为8位(1字节)，毕竟char是我们编程能用的最小数据类型
4> 可以连续使用2个long，也就是long long。一般来说，long long的范围是不小于long的，比如在32bit编译器环境下，long long占用8个字节，long占用4个字节。不过在64bit编译器环境下，long long跟long是一样的，都占用8个字节。
5> 还有一点要明确的是：short int等价于short，long int等价于long，long long int等价于long long
2. signed和unsigned
1> 首先要明确的：signed int等价于signed，unsigned int等价于unsigned
2> signed和unsigned的区别就是它们的最高位是否要当做符号位，并不会像short和long那样改变数据的长度，即所占的字节数。
l signed：表示有符号，也就是说最高位要当做符号位，所以包括正数、负数和0。其实int的最高位本来就是符号位，已经包括了正负数和0了，因此signed和int是一样的，signed等价于signed int，也等价于int。signed的取值范围是-231 ~ 231 - 1
l unsigned：表示无符号，也就是说最高位并不当做符号位，所 以不包括负数。在64bit编译器环境下面，int占用4个字节（32bit），因此unsigned的取值范围是：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 ~ 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111，也就是0 ~ 232 - 1
四、 位运算
1. & 按位与
1> 功能
只有对应的两个二进位均为1时，结果位才为1，否则为0。
2> 举例: 比如9&5，其实就是1001&101=1，因此9&5=1
3> 规律
l 二进制中，与1相&就保持原位，与0相&就为0
2. | 按位或
1> 功能
只要对应的二个二进位有一个为1时，结果位就为1，否则为0。
2> 举例: 比如9|5，其实就是1001|101=1101，因此9|5=13
3. ^ 按位异或
1> 功能
当对应的二进位相异（不相同）时，结果为1，否则为0。
2> 举例: 比如9^5，其实就是1001^101=1100，因此9^5=12
3> 规律
l 相同整数相^的结果是0。比如5^5=0
l 多个整数相^的结果跟顺序无关。比如5^6^7=5^7^6
l 因此得出结论：a^b^a = b
4. ~ 取反
对整数a的各二进位进行取反，符号位也取反（0变1，1变0）
5. << 左移
l 把整数a的各二进位全部左移n位，高位丢弃，低位补0。左移n位其实就是乘以2的n次方
l 由于左移是丢弃最高位，0补最低位，所以符号位也会被丢弃，左移出来的结果值可能会改变正负性
6. >> 右移
l 把整数a的各二进位全部右移n位，保持符号位不变。右移n位其实就是除以2的n次方
l 为正数时， 符号位为0，最高位补0
l 为负数时，符号位为1，最高位是补0或是补1 取决于编译系统的规定
7. 习题
1> 在不用引入其他变量的情况下，使用位异或^运算符实现两个变量值的互换
2> 使用位与&运算符变量的奇偶性
3> 编写一个函数，用来输出整数在内存中的二进制形式
五、 char类型
1. 存储细节
ASCII单字节表（双字节GBK\GB2312\GB18030\Unicode）
2. 常见错误
char c = A;
char c = "A";
char c = 'ABCD';
char c = '男';
3. 当做整型使用
在-128~127范围内，可以当做整数来用
4. %c和%d\%i的使用
printf(“%d”, ‘A’);
printf(“%c”, 68);
5. 转义字符
|
转义字符 |
意义 |
ASCII码值 |
|
\n |
将当前位置移到下一行开头（回车换行） |
10 |
|
\t |
跳到下一个TAB位置 |
9 |
|
\\ |
代表一个反斜线字符 |
92 |
|
\' |
代表一个单引号字符 |
39 |
|
\" |
代表一个双引号字符 |
34 |
|
\0 |
空字符 |
0 |
6. 习题
- 编写一个函数，将小写字母转为大写
- 说出程序的输出结果
int main()
{
int i = 67 + '4';
char c = 'c' - 10;
printf("%d - %c\n", i, i);
printf("%d - %c\n", c, c);
return 0;
}
