黑马程序员— C语言基础之内存剖析

浏览数：31 / 时间：2015年06月08日

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在学习C语言基础知识时，老师对内存的分析很重视，几乎每个知识点都会帮我们分析内存存储情况，透过内存的分析也让我们对C语言有了更深的一些了解，C语言跟其他计算机语言相比，对内存的分析和要求更高，下面我们一起来了解和学习一下C语言的内存剖析，是我个人的在学习中的一些总结，如果问题或者不到位的地方也希望大家能够一起交流和指正。

第一讲进制

进制是一种计数的方式，数值的表示形式，一般我们C语言主要学习的包括十进制、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。在C语言的程序运行之前，我们都知道先要进行编译和链接，而数据在计算机中的表现形式都是0跟1，编译就是将程序代码转换成计算机能读懂的0跟1的过程。一个int类型数据占据四个字节，32bit，例如0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1100，变量在内存中的存储细节问题，内存寻址由大到小，变量分配字节也是由大到小，且变量的地址就是其占据的最小的字节地址

1.二进制

特点：只有0和1，逢2进1

书写格式：0b或者0B开头

使用场合：二进制指令或者二进制文件，变量在内存中就是二进制存储

二进制和十进制的相互转换：举例：0b1100=0*2的0次方＋0*2的1次方＋1*2的2次方＋1*2的3次方，十进制转二进制则是除2

n位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

2.八进制

特点：0～7，逢八进一

书写格式：0开头

八进制和二进制之间的互相转换

3.十六进制

特点：0～F，逢十六进一

书写格式：0x或者0X开头

十六进制和二进制之间的相互转换

4.一些常用格式符的总结

%d或%i是以带符号十进制整数的形式输出一个数值

%o以不带符号的八进制形式输出整数

%x以不带符号的十六进制形式输出整数

%c输出一个字符，%s输出一个或者多个字符

%f以小数形式输出单，双精度数，默认输出六位小数，%p输出地址

5.类型说明符

int 4个字节%d

short 2个字节%d

long 8个字节%ld

long long 8个字节%lld

signed和unsigned的区别：

signed 最高位要当作符号位有符号，正数，0，负数其实就等价于int

unsigned 最高位不要当作符号位无符号，正数，0

第二讲位运算

之前也学习过很多C语言的基本运算，包括算数运算，赋值运算，自增自减运算，关系运算，逻辑运算还有三目运算等等，而这里的位运算跟数据在计算机内存中的表现形式密不可分，因为数据在计算机中是以0和1的形式存在，而位运算也是基于此形式上进行的运算。

1.按位与 & ：只有对应的两个二进位均为1时，结果位才为1，否则为0

比如9的二进制1001，5的二进制是0101，，9&5=1

规律：二进制中，与1相&就保持原位，与0相&就为0

2.按位或｜：只要对应的两个二进制位有一个为1时，结果就为1，否则为0

3.按位异或 ^ ：当对应的两个二进制位相异（不相同）时，结果为1，否则就为0

规律：相同数值进行异或，结果肯定是0，比如9^9==0

交换：9^5^6==9^6^5

任何数值跟0进行异或，结果还是原来的数值，9^0==9

可以推出a^b^a==b

关于异或有个跟之前可以联系上的小例子：（省略了#include<stdio.h>和主函数）

1 //不引入第三个变量的情况下交换两个变量的值
2     int a=10;
3     int b=11;
4     
5     a=a^b;
6     b=a^b;
7     a=a^b;
8     printf("a=%d,b=%d\n",a,b);//利用异或的特性可以得到a^b^a==b

4.按位取反 ~ ：二进制0变1，1变0，符号位也会取反

5.左移 << : 把整数a的各个二进制位全部左移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， a<<n

9<<1 ->9*2的1次方＝＝18

9<<2 ->9*2的2次方＝＝ 36

9<<n ->9*2的n次方

6.右移 >> : 把整数a的各个二进制位全部右移n位，保持符号位不变，右移n位其实就是除以2的n次方， a>>n

8>>n ->8除以2的n次方

以上是些关于进制以及位运算的一些知识，可能有些生硬和枯燥，下面我们来看一个位运算的练习题更深入了解一些内存的表现形式：

 1 //编写一个函数，用来输出整数在内存中的二进制形式
 2 #include<stdio.h>
 3 
 4 void printBinary(int number);// 进行函数的声明
 5 
 6 int main()
 7 {
 8     
 9     printBinary(15); // 调用此函数并赋值15
10     return 0;
11     
12 }
13 
14 void printBinary(int number)
15 {
16     int temp=(sizeof(number)<<3) - 1;//纪录现在挪到第几位，换成sizeof(number) *8-1==31,其实还是
17     
18     while (temp >= 0) {
19         
20         int value= number>>temp & 1;//右移将每位与上1可以得到此位数
21         
22         printf("%d",value);
23         temp --;
24         
25         if ((temp+1)%4==0) { // 每四位隔一个空格
26             printf(" ");
27         }
28         
29     }
30     printf("\n");
31 
32 }