C语言-05-内存分析

一、进制

1> 内存细节

• 根据数据类型分配相应大小的内存空间
• 内存空间由高地址向低地址分配
• 数据一般按照从高位到低位存储

2> 常用的进制格式

1. 十进制

   ① 由0~9十个数字组成
   ② 逢10进1
   ③ 默认为十进制数
   ④ printf函数的输出格式为%d或%i
   ⑤ 内存中以二进制存储
   

2. 二进制

   ① 由0和1两个数字组成
   ② 逢2进1
   ③ 在数字开头加上0b或0B，表示二进制数
   ④ 无法直接输出二进制数，需要进行转换
   

3. 八进制

   ① 由0~7八个数字组成
   ② 逢8进1
   ③ 在数字开头加上0，表示八进制数
   ④ printf函数的输出格式为%o
   

4. 十六进制

   ① 由0~9，a~f（A~F）十六个字符组成
   ② 逢16进1
   ③ 在数字开头加上0x或0X，表示十六进制数
   ④ printf函数的输出格式%x或%X
   

3> 进制之间的转换

1. 二进制与十进制

   ① 二进制转化为十进制，是二进制数各个数位上得数字乘以2的该数
     位所在的位数减1次幂，如：0b11 = 1x（2的1次幂）+ 1x（2
       的0次幂）
   ② 十进制转化为二进制，先将该数转化为2的幂次累加的形式，系
     数就为该十进制数的二进制形式，如11 = 1x（2的3次幂）+ 0x（2
     的2次幂）+1x（2的1次幂）+1x（2的0次幂）
   

2. 二进制与八进制

   ① 二进制转化为八进制数，先将二进制数从低位到高位，每三位分为
     一组，每组转化为一位八进制数
   ② 八进制转化为二进制数，将八进制数一位转化为三位二进制
   

3. 二进制与十六进制

   ① 二进制转化为十六进制，先将二进制数从低位到高位，每四位分为
     一组，每组转化为一位十六进制数
   

4. 八进制、十六进制与十进制

   ① 八进制、十六进制与十进制之间的转化，一般要借助二进制，先
     将八进制、十六进制或十进制转化为二进制，再进行转化
   

4> 类型说明符

1. long和short

   ① short修饰的数据占两个字节，short默认表示short int类型，一
     般在进行操作之前，先转化为int类型，printf函数的输出格式为%d
   ② long修饰的数据占八个自己，long默认为long int类型，printf
     函数的输出格式为%ld
   

2. signed 和unsigned

   ① unsigned修饰的数据只能表示整数非负整数
   ② signed修饰的数据可以表示整数，默认为signed类型
   ③ unsigned类型表示的非负整数个数时signed表示的二倍
   

5> n位2进制数的取值范围

1. signed修饰

   signed修饰的n为二进制数的表示范围为（0~（2的n次幂-1））
   

2. unsigned修饰

   unsigned修饰的n为二进制数的表示范围为（（-2的n次幂）~
   （2的n次幂-1））
   

6> 示例

#include <stdio.h>

//定义一个函数将一个整数转化为二进制形式输出
void intToBinary(int number);

int main()
{
    //short unsigned定义的数据能表示最大的整数
    //为2的16次幂-1即65535，此句会发出警告
    short unsigned a = 65536;

    //定义int型变量，并将二进制数13赋值给该变量
    int b = 0b1101;
    //定义int型变量，并将八进制数13赋值给该变量
    int c = 015;
    printf("b=%o\n", c);
    //定义int型变量，并将十六进制数13赋值给该变量
    int d = 0xd;
    printf("b=%x\n", c);

    //将一个整数转化为二进制形式输出
    intToBinary(c);

    return 0;
}

//定义一个函数将一个整数转化为二进制形式输出
void intToBinary(int number)
{
    //存储number在内存中所占的位数
    int count;
    //存储每位二进制的数值
    int bit;

    //计算number在内存中所占的位数
    count = sizeof(number)*8;

    for (int i = count; i > 0; )
    {
        i--;
        //通过右移和按位与运算计算number每个二进制位的数值
        bit = number>>i & 1;
        printf("%d", bit);

        //每输出四个二进制位，输出一个制表符
        if (0 == i % 4)
        {
            printf("\t");
        }
    }
}

二、位运算

1> 按位与（&）

• 全1才为1，否则为0
• 可以某个二进制位的值

2> 按位或（|）

• 全0才为0，否则为1

3> 按位异或（~）

• 相同为0，不同为1
• 某个数异或自己为0，异或0为自己
• 异或运算可以交换
• 异或可以用于交换两个变量的值

4> 按位取反（^）

• 0变为1，1变为0
• 按位取反连同符号位一块取反

5> 左移（<<）

• 低位补0，溢出位舍弃
• 符号位可能会被舍弃，正负性可能会改变
• 某个数左移n为等价于该数乘以2的n次幂
• 左移的效率比乘法高

6> 右移（>>）

• 负数右移，高位补1，溢出位舍弃
• 整数右移，高位补0，溢出位舍弃
• 某个数右移n为等价于该数除以2的n次幂
• 右移的效率比除法高

7> 示例（该示例使用代码块）

	{
        int a = 9;
        int b = 8;
        //记录移动的位数
        int n;
        //记录中间变量的值
        int temp;

        /*
         用按位与运算判断一个整数的奇偶性，
         比较运算符的左值和右值，如果是表达式，尽量用小括号括住
         */
        (a & 1) == 1 ?
        printf("a为奇数\n"):printf("a为偶数\n");

        //按位或
        temp = a | b;

        //用按位异或运算实现交换两个变量的值
        a = a ^ b;
        b = a ^ b;
        a = a ^ b;

        //按位取反
        temp = ~a;

        //用左移运算符实现乘以2的n次幂运算，这里乘以2的1次幂
        n = 1;
        temp = a << n;

        //用左移运算符实现除以2的n次幂运算，这里除以2的2次幂
        n = 2;
        temp = a >> n;
    }

三、char类型

1> 内存细节

• 占用一个字节大小的内存
• 在内存中以ASCII码（一个整数）形式存储

2> 使用注意

• char类型可以存储一定范围的整形数据（0~127）
• char类型可以进行自动类型提升整型，可以像操作整形数据一样操作char型数据
• 具有特殊含义的字符用printf函数输出时，要先转化为转义字符
• 将整数转化为字符，一般用这个整数加上'0'，即为这个整数的字符形式

3> 示例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

//定义一个函数，将一个字符转化为对应的大小写形式
char upperOrLower(char c);

int main()
{
    //存储一个字符
    char c;
    //存储字符转换后的形式
    char temp;

    c = 'a';
    //将一个字符转化为对应的大小写形式
    temp = upperOrLower(c);
}

char upperOrLower(char c)
{
    //若字符为小写形式，转换为大写形式
    if (c >= 'a' && c <= 'z')
    {
        printf("该字符的小写形式为：%c\n", c - ('a' - 'A'));
        return c - ('a' - 'A');
    }
    //若字符为大写形式，转换为小写形式
    else if (c >= 'A' && c <= 'Z')
    {
        printf("该字符的小写形式为：%c\n", c + ('a' - 'A'));
        return c + ('a' - 'A');
    }
    else
    {
        printf("输入有误，程序退出！\n");
        exit(1);
    }
}