C語言資料的儲存超詳細講解中篇練習

2022-04-14 10:02:11

前言

本文繼續學習資料在記憶體中儲存的相關知識點。

資料儲存
整型提升

資料的儲存的知識點練習

通過幾個練習來深入學習資料在記憶體中儲存的知識點，先複習前面學過的整形提升的知識點：C語言操作符超詳細講解下篇

整形提升是按照變數的資料型別的符號來提升的

負數的整形提升，最高位補充符號位，即1，例如

char a=-1;
11111111 截斷後的二補數
11111111111111111111111111111111 整形提升後

正數的整形提升，最高位補充符號位，即0，例如：

char a=1;
00000001 截斷後的二補數
00000000000000000000000000000001 整形提升後

無符號型別的整形提升，最高位直接補充符號位，即0，例如：

unsigned char c = -1;
11111111 截斷後的二補數
00000000000000000000000011111111 整形提升後

練習 1

int main()
{
	char a = -1;
	signed char b = -1;
	unsigned char c = -1;
	printf("a=%d, b=%d, c=%d", a, b, c);
	return 0;
}

查德一看，以為結果是 -1，-1，-1，下面具體分析：

   1、char a = -1;
第一步：-1是整數，在記憶體的儲存形式
   10000000000000000000000000000001 -1原碼
   11111111111111111111111111111110 -1反碼
   11111111111111111111111111111111 -1二補數
第二步：賦值給變數a,截斷二補數低位元組的資料
   11111111
第三步：以%d的形式列印，先要整形提升，
因為變數a是有符號，且是負數，所以高位補1
   11111111111111111111111111111111 二補數
   11111111111111111111111111111110 反碼
   10000000000000000000000000000001 原碼
第四步：最終列印是的原碼，數值是十進位制 -1

   2、signed char b = -1;
   過程同有符號變數a的分析過程

   3、unsigned char c = -1;
第一步：-1在記憶體的儲存形式
   10000000000000000000000000000001 -1原碼
   11111111111111111111111111111110 -1反碼
   11111111111111111111111111111111 -1二補數
第二步：賦值給變數c,截斷二補數低位元組的資料
   11111111
第三步：以%d的形式列印，先要整形提升，
   因為變數c是無符號的，最高位1為資料位，
   不是符號位，所以高位直接補0
   00000000000000000000000011111111 二補數
第四步：因為正數三碼相同
   最終列印的是原碼，數值是十進位制255

結果見下圖：

練習 2

int main()
{
	char a = -128;
	printf("%un", a);
	return 0;
}

查德一看，以為結果是 -128，下面具體分析：

   char型別有符號型別資料範圍 -128-127
   char a = -128;
第一步：-128在記憶體的儲存形式
   10000000000000000000000010000000 原碼
   11111111111111111111111101111111 反碼
   11111111111111111111111110000000 二補數
第二步：賦值給char 變數a，發生截斷，取低位元組資料
   10000000 - a
第三步：列印%u，首先進行整形提升
   因為變數a是有符號，且是負數，所以高位補充符號位，即補1
   11111111111111111111111110000000 二補數負數
第四步：%u，認為是無符號資料，即正數。最高位1為資料位
   11111111111111111111111110000000 二補數正數
第五步：因為正數三碼相同
   最終列印的是原碼，數值是十進位制4,294,967,168

結果見下圖：

練習 3

int main()
{
	char a = 128;
	printf("%un", a);
	return 0;
}

查德一看，以為結果是 128，下面具體分析：

第一步：整形128在記憶體的儲存形式
   00000000000000000000000010000000 原碼=反碼=二補數
第二步：賦值給char型別 a，發生截斷，取低位元組資料
   10000000 - a
第三步：按照%u列印，先對a進行整型提升，
   因為變數a是有符號，且是負數，所以高位補充符號位，即補1
   11111111111111111111111110000000 二補數負數
第四步：%u，認為是無符號資料，即正數。最高位1為資料位
   11111111111111111111111110000000 二補數正數
第五步：因為正數三碼相同
   最終列印的是原碼，數值是十進位制4,294,967,168

結果見下圖：

練習 4

int main()
{
	int i = -20;
	unsigned int j = 10;
	printf("%dn", i + j);
	return 0;
}

查德一看，以為結果是 -10，下面具體分析：

第一步：整形 -20 在記憶體的儲存形式
   10000000000000000000000000010100 原碼
   11111111111111111111111111101011 反碼
   11111111111111111111111111101100 二補數
第二步：整形 10 在記憶體的儲存形式
   00000000000000000000000000001010 原碼
   00000000000000000000000000001010 反碼
   00000000000000000000000000001010 二補數
第三步：i + j 二補數相加
   11111111111111111111111111101100 -20的二補數
   00000000000000000000000000001010 10的二補數
   11111111111111111111111111110110 相加後的二補數
第四步：最終列印的是原碼，數值是十進位制 -10
   11111111111111111111111111110101 反碼
   10000000000000000000000000001010 原碼

結果見下圖：

練習 5

int main()
{
	unsigned int i = 0;
	for ( i = 9	; i >=0; i--)
	{
		printf("%un", i);
	}
	return 0;
}

查德一看，以為結果是9 到0，共10個數，下面具體分析：

1、i從9到0時，
   是正常的輸出9到0
2、i=-1時
第一步：-1是整數，在記憶體的儲存形式
   10000000000000000000000000000001 -1原碼
11111111111111111111111111111110 -1反碼
   11111111111111111111111111111111 -1二補數
第二步：-1賦值給無符號型別時，認為最高1為資料位
   11111111111111111111111111111111 變成的正數的二補數了
   數值大於0，又進入迴圈了，所以是死迴圈

結果見下圖：

練習 6

int main()
{
	char a[1000];
	int i;
	for (i = 0; i < 1000; i++)
	{
		a[i] = -1 - i;
	}
	printf("%dn", strlen(a));//字串長度，字元''之前的字元個數
	printf("%dn", sizeof(a));//字串中字元的個數
	return 0;
	
}

查德一看，以為結果是1000、1000，下面具體分析：

   char型別有符號型別資料範圍 -128-127
1、i從0到127時，
   是正常的輸出-1 -2 -3 ....-128
2、i=128時
a[128]=-129
第一步：-129是整數，在記憶體的儲存形式
   10000000000000000000000010000001 原碼
   11111111111111111111111101111110 反碼
   11111111111111111111111101111111 二補數
第二步：-129 賦值給char型別a[128]時，發生截斷，取低位元組資料
   01111111 - a[128]=127

strlen求得字串長度，是字元 ‘’ 之前的字元個數，而第256個元素a[256]=0時，ASCII碼值就是0，也就是字元 ‘’ 的ASCII碼值，於是認為字串到此結束了，strlen(a)=255。

所以陣列的元素規律是：

從-1到-128
然後輸出127到0
又從-1到-128
然後輸出127到0
這是一個迴圈，是一個圓

sizeof(a)求取字串中字元的個數，sizeof(a)=1000：

陣列中一共有1000個字元，第256個元素為0，ASCII碼與字元’’, 一樣，即字串到此結束，strlen(a)=255。，從256到999都是有元素存在的，sizeof(a)=1000。下面是輸出結果。

練習 7

unsigned char i = 0;//無符號型別的資料範圍是：0-255
int main()
{
	for ( i = 0; i <=255; i++)
	{
		printf("hello worldn");
	}
	return 0;
}

查德一看，以為結果是列印256行 hello world，下面具體分析：

1、i從0到255時
   正常列印 hello world
2、當i=256時
第一步：i=256,在記憶體中的儲存形式
   00000000000000000000000100000000 二補數
   賦值給無符號char i，發生截斷，取低位元組資料
   00000000 - i 此時i又滿足迴圈條件了，又陷入死迴圈了

結果見下圖所示：