1.0:Hello World
2.0:整數(shù)
//C語言：
//16進(jìn)制 0x71ed
//8進(jìn)制：0125
//二進(jìn)制：1010101（C語言并沒有單獨(dú)的二進(jìn)制表示方法。前面這個數(shù)表示十進(jìn)制）
//十進(jìn)制：100
//匯編語言：
//16進(jìn)制：1aH
//8進(jìn)制：17O
//十進(jìn)制：12D
//二進(jìn)制：101B
//十六進(jìn)制好處，可以直接觀察這個數(shù)在內(nèi)存中每個字節(jié)的內(nèi)容
//原碼，反碼，補(bǔ)碼
//負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼：負(fù)數(shù)的絕對值的原碼取反加一
//負(fù)數(shù)的原碼：負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼取反加一得到負(fù)數(shù)絕對值的原碼，高位變?yōu)?
//低位優(yōu)先：低位首先存在低地址
//高位優(yōu)先：高位首先存在高地址
都知道第一位表示的是正負(fù)符號 則：0000 0000表示的是0; 0111 1111表示的是127，這樣正數(shù)0-127就表示完了。輪到表示負(fù)數(shù)了，負(fù)數(shù)第一位為1（規(guī)定的） 則：1000 0001表示的是-11111 1111表示的是-127，這樣負(fù)數(shù)就有-1到-127發(fā)現(xiàn)負(fù)數(shù)好像還有一個1000 0000，表示0？正數(shù)已經(jīng)有了，那就表示-128吧，不浪費(fèi)。你把 1000 0000補(bǔ)碼一下就是 1000 0000
原碼
原碼就是符號位加上真值的絕對值, 即用第一位表示符號, 其余位表示值. 比如如果是8位二進(jìn)制:
[+1]原 = 0000 0001
[-1]原 = 1000 0001
反碼的表示方法是:
正數(shù)的反碼是其本身
負(fù)數(shù)的反碼是在其原碼的基礎(chǔ)上, 符號位不變，其余各個位取反.
[+1] = [00000001]原 = [00000001]反
[-1] = [10000001]原 = [11111110]反
補(bǔ)碼的表示方法是:
正數(shù)的補(bǔ)碼就是其本身
負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是在其原碼的基礎(chǔ)上, 符號位不變, 其余各位取反, 最后+1. (即在反碼的基礎(chǔ)上+1)
[+1] = [00000001]原 = [00000001]反 = [00000001]補(bǔ)
[-1] = [10000001]原 = [11111110]反 = [11111111]補(bǔ)
----------------------------------
為了解決原碼做減法的問題, 出現(xiàn)了反碼:
計算十進(jìn)制的表達(dá)式: 1-1=0
1 - 1 = 1 + (-1) = [0000 0001]原 + [1000 0001]原= [0000 0001]反 + [1111 1110]反 = [1111 1111]反 = [1000 0000]原 = -0
發(fā)現(xiàn)用反碼計算減法, 結(jié)果的真值部分是正確的. 而唯一的問題其實就出現(xiàn)在"0"這個特殊的數(shù)值上. 雖然人們理解上+0和-0是一樣的, 但是0帶符號是沒有任何意義的. 而且會有[0000 0000]原和[1000 0000]原兩個編碼表示0.
于是補(bǔ)碼的出現(xiàn), 解決了0的符號以及兩個編碼的問題:
1-1 = 1 + (-1) = [0000 0001]原 + [1000 0001]原 = [0000 0001]補(bǔ) + [1111 1111]補(bǔ) = [0000 0000]補(bǔ)=[0000 0000]原
這樣0用[0000 0000]表示, 而以前出現(xiàn)問題的-0則不存在了.而且可以用[1000 0000]表示-128:
(-1) + (-127) = [1000 0001]原 + [1111 1111]原 = [1111 1111]補(bǔ) + [1000 0001]補(bǔ) = [1000 0000]補(bǔ)
-1-127的結(jié)果應(yīng)該是-128, 在用補(bǔ)碼運(yùn)算的結(jié)果中, [1000 0000]補(bǔ) 就是-128. 但是注意因為實際上是使用以前的-0的補(bǔ)碼來表示-128, 所以-128并沒有原碼和反碼表示.(對-128的補(bǔ)碼表示[1000 0000]補(bǔ)算出來的原碼是[0000 0000]原, 這是不正確的)
使用補(bǔ)碼, 不僅僅修復(fù)了0的符號以及存在兩個編碼的問題, 而且還能夠多表示一個最低數(shù). 這就是為什么8位二進(jìn)制, 使用原碼或反碼表示的范圍為[-127, +127], 而使用補(bǔ)碼表示的范圍為[-128, 127].
因為機(jī)器使用補(bǔ)碼, 所以對于編程中常用到的32位int類型, 可以表示范圍是: [-2^31, 23^1-1] 因為第一位表示的是符號位.而使用補(bǔ)碼表示時又可以多保存一個最小值.
3.0:浮點數(shù)
3.1：浮點數(shù)定義和存儲
C語言中浮點數(shù)的定義：
1. 單精度浮點數(shù)：float，4個字節(jié)
2. 雙精度浮點數(shù)：double，8個字節(jié)
float x = 1.723f;//加入f代表單精度浮點數(shù)
浮點數(shù)是將特定長度的連續(xù)字節(jié)(4個字節(jié)和8個字節(jié))的所有二進(jìn)制位(32位和64位)分割為特定寬度的三個域：
- 符號域：S，占1位，正數(shù)為0，負(fù)數(shù)為1
- 階碼域：E，占8位或者11位，E=e+127(float) or e+1023(double)，指數(shù)e 有正負(fù)既有符號數(shù)，但階碼為正即無符號數(shù)，所以將e加上127或者1023作為偏移，方便指數(shù)的比較。
- 尾數(shù)域：M，占23位或者52位
- 計算浮點數(shù)的存儲方式，只需要依次求出1位符號位，8位或11位的階碼，以及23位或者52位的尾數(shù)即可。
- 公式：V=(-1)^s *M *2e=(-1)s *M *2^(E-127)/(E-1023)
浮點數(shù)在X86系統(tǒng)以低位優(yōu)先方式處處
4.0：數(shù)據(jù)類型
C語言是一個強(qiáng)類型語言，數(shù)據(jù)必須明確指定類型。
4.1：內(nèi)建型別
- 字符類型：char(ASCII編碼，1)/wchar_t(Unicode編碼，與平臺有關(guān)，windows平臺2個字節(jié)，unix平臺4個字節(jié))
- 整型：short(2)/int(4)/long(與平臺有關(guān)，windows平臺4個字節(jié)，unix平臺32位4個字節(jié)，64位8個)/long long(Linux中用的多，C語言標(biāo)準(zhǔn)沒有此類型，是linux中的一個擴(kuò)展)/_int64(C語言標(biāo)準(zhǔn)沒有此類型，Windows中的一個擴(kuò)展)
- 實數(shù)單精度：float(4)
- 實數(shù)雙精度：double(8)
- 有符號和無符號：signed/unsigned,(signed)int/unsigned int
- 布爾類型：bool，0/1(true/false)C99<stdbool.h>;在之前的C99中沒有bool類型需要自己定義
typedef int bool;
#define true 1
#define false 0
char gender = 'M';//ASCII字符
wchar_t sex = L'F'//加L表示UNICODE字符，Windows平臺使用的Unicode32位編碼，占用2個字節(jié)；Linux平臺使用的Unicode64編碼，占用4個字節(jié)
char name[16]="tom";
wchar_t nick[16]=L"Jack";//加L表示UNICODE字符，Windows平臺使用的Unicode32位編碼，每個字符占用2個字節(jié)；Linux平臺使用的Unicode64編碼，每個字符占用4個字節(jié)
sizeof(char) = 1;
sizeof(wchar_t) = 2或者4;//認(rèn)清字符數(shù)與字節(jié)數(shù)的區(qū)別
char c = 'a';//'a'是字符常量，c是字符常量。常量是用單引號包圍。
wchar_t wc = L'a';
short a1 = 100;
int a2 = 0x64;
long a3 = 100L;
unsigned short a4 = 100;
unsigned int a5 = 100;
unsigned long a6 = 100UL;
long long a7 = 100LL;//Linux
_int64 a8 = 100i64;//Windows
unsigned char/signed char，只寫char，由編譯器決定是有符號無符號
內(nèi)建型別：數(shù)據(jù)以字節(jié)為單位存儲在內(nèi)存中
大寫A的ASCII值為65，小寫a的ASCII值為97，相差32。在程序中是個硬編碼，不要使用，用'a'-'A'替代
Unicode4編碼具體實現(xiàn)有Utf-8（字符占用的字節(jié)可以從1到4個），Utf-16（2），Uft-32（4）；
網(wǎng)頁通常采用Utf-8編碼，可以加快瀏覽速度。
C語言中的類型，可以通過typedef定義成新的類型。比如下面的例子：
typedef int INT
typedef unsigned int UINT
typedef unsigned short USHORT
typedef char CHAR
typedef unsigned long ULONG
typedef usigned short WORD
typedef unsigned int DWORD
typedef char CHAR
4.2：類型長度與取值范圍
sizeof計算類型或者變量的長度，字節(jié)為單位，是操作符，不是函數(shù)。在編譯階段確定，而不是運(yùn)行階段。
注意
sizeof(char)的長度為：1
sizeof(wchar_t):2或4
sizeof(short)的長度為：2
sizeof(int)的長度為：4
sizeof(long)的長度為：4(Win X86和X64都為4，Linux X86為4,X64為8）
sizeof(float)的長度為:4
sizeof(double)的長度為:8
sizeof(bool)的長度為:1(C++里)
sizeof(BOOL)的長度為:4（windows平臺）
| 類型 | 有符號 | 無符號 |
|---|---|---|
| char | [-128, 127] | [0, 255] |
| short | [-32768, 32767] | [0, 65535] |
| int/long | [-2147483648, 2147483647] | [0, 4294967295] |
| float | [-3.4*10^38, 3.4*10^38] | |
| double | [-1.7*10^308, 1.7*10^308] |
有符號最小值：除了1之外，其他位都為0
整數(shù)溢出之后發(fā)生什么呢？ (char)(-128*-1)
整數(shù)上溢出1：最小值；下溢出1：最大值
以一個字節(jié)為例子：
有符號：[-128, 127]; 127+1->-128; -128-1->127
無符號：[0, 255]; 255+1->0; 0-1->255
4.3：類型轉(zhuǎn)換
- 類型轉(zhuǎn)換：將一種類型轉(zhuǎn)換為另一種類型，一種類型指針轉(zhuǎn)為另一種類型指針。
- 強(qiáng)制轉(zhuǎn)換：（新類型）變量
char c =‘a(chǎn)’;
short i = (short)c;
int a = (int)i;
long b = (long)a;
float c = (float)b;
double d = (double)c;
上面的轉(zhuǎn)換都是從寬度短的轉(zhuǎn)換為寬度大的。當(dāng)把一個寬度短的數(shù)據(jù)類型到寬度大的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換的時候，是用符號位填充多出的位數(shù)。
| 類型 | 原1字節(jié)數(shù) | 轉(zhuǎn)換為2字節(jié)數(shù) |
|---|---|---|
| 正數(shù) | 00110101 | 00000000 00110101 |
| 負(fù)數(shù) | 10110100 | 11111111 10110100 |
下面的例子是把寬度長的轉(zhuǎn)換為寬度短的，這個過程可能會造成數(shù)據(jù)的丟失：
int x = 0x12345678;
short y = (short)x;
當(dāng)把占4個字節(jié)的x強(qiáng)轉(zhuǎn)為占2個字節(jié)的y的時候，整數(shù)的高位2個字節(jié)將會被截斷因此，y只保留了0x12345678中的低位2個字節(jié)0x5678。
浮點數(shù)到整數(shù)
int i = (int)3.15;//不是四舍五入，取整
如果一個運(yùn)算符兩邊的運(yùn)算數(shù)類型不同，先要將其轉(zhuǎn)換為相同的類型，即較低類型轉(zhuǎn)換為較高類型，然后再參加運(yùn)算，轉(zhuǎn)換規(guī)則如圖所示。
5：變量
常量，顧名思義，就是其值不會改變的數(shù)據(jù)，就是不同數(shù)據(jù)類型中不變的值。
變量，內(nèi)存或寄存器中用一個標(biāo)識符命名的存儲單元，可以用來存儲一個特定類型的數(shù)據(jù)，并且數(shù)據(jù)的值在程序運(yùn)行過程中可以進(jìn)行修改。
5.1：變量定義與命名
程序員一旦定義了變量，那么，變量就至少可為我們提供兩個信息：一是變量的地址，即就是，操作系統(tǒng)為變量在內(nèi)存中分配的若干內(nèi)存的首地址；二是變量的值，也就是，變量在內(nèi)存中所分配的那些內(nèi)存單元中所存放的數(shù)據(jù)。
int a = 10;
a=100;
printf(“addr:%p,value:%d\n”, &a,a);
由于程序的多樣需要，我們對變量也有各種各樣的要求，比如：
- 變量的生命期
- 變量的初始狀態(tài)
- 變量的有效區(qū)域
- 變量的開辟地
- 變量的開辟區(qū)域的大小
C語言設(shè)置了以下變量：
- 不同數(shù)據(jù)類型的變量；如：char cHar, int iTimes, float faverage;
- 全局變量；
- 局部變量；
- 靜態(tài)變量：靜態(tài)全局變量和靜態(tài)局部變量；關(guān)鍵詞：static
- 寄存器變量：關(guān)鍵詞：register;
- 外部變量：關(guān)鍵詞：extern;
在函數(shù)內(nèi)部說明的變量為局部變量，只有在函數(shù)執(zhí)行時，局部變量才存在，當(dāng)函數(shù)執(zhí)行完退出后，局部變量隨之消失。也就是，當(dāng)函數(shù)執(zhí)行完退出后，原先在函數(shù)內(nèi)定義的變量現(xiàn)在不能用。
與局部變量不同，全局變量在整個程序都是可見的，可在整個程序運(yùn)行過程中，對于任何一個程序都是可用的。全局變量的說明的位置在所有函數(shù)之外，但可被任何一個函數(shù)使用，讀取或者寫入。
靜態(tài)變量是分配在存儲器中C程序所占據(jù)的數(shù)據(jù)段內(nèi)，C程序運(yùn)行的整個過程中一直保留，不會被別的變量占用。靜態(tài)變量可以定義成全局變量或局部變量，當(dāng)定義為全局變量時，在它定義的程序的整個運(yùn)行期間均存在并且保持原來的存儲單元位置不會改變。
同靜態(tài)全局變量定義一樣，當(dāng)在局部變量名前加靜態(tài)變量說明符static,該變量就定義為靜態(tài)局部變量。編譯器為該變量建立永久存儲單元。永久是指C程序運(yùn)行的整個過程中一直保留，不會被別的變量占用。靜態(tài)局部變量和靜態(tài)全局變量的根本區(qū)別在作用區(qū)域上，靜態(tài)局部變量只在它被說明的函數(shù)或復(fù)合語句中有效，并且在兩次函數(shù)調(diào)用期間仍然保存其值不變，即就是有記憶功能；它們的生命期是相同的，和C程序整個運(yùn)行期同在。
5.2：變量作用域存儲空間生命周期
變量的作用域：變量能夠在什么地方被訪問。
變量的存儲空間：存放變量的內(nèi)存位置。要明白變量在內(nèi)存中存放的位置，首先就先了解下系統(tǒng)的內(nèi)存布局。
PAE：physical address extension物理地址擴(kuò)展。
以x86為例，x86支持32位尋址，因此可以支持最大232=4GB的虛擬內(nèi)存空間（也可以通過PAE技術(shù)增加到36位尋址，因此可以將尋址空間擴(kuò)大到64GB）。如圖所示，在4G的虛擬地址空間中，Windows系統(tǒng)的內(nèi)存主要分為內(nèi)核空間和應(yīng)用層空間上下兩部分，每部分各占約2GB，其中還包括了一個64KB的NULL空間以及非法區(qū)域。Windows內(nèi)存的邏輯地址包含2部分，即段選擇符和偏移地址，CPU在做地址翻譯的時候，通過分段機(jī)制計算出一個線性地址，再通過頁表機(jī)制映射到物理地址以便存取物理內(nèi)存中的數(shù)據(jù)和指令。
X64（AMD64）的內(nèi)存布局與X86的內(nèi)存布局類似，不同的地方在于各自空間的范圍和大小不同，同時X64下還存在著一些空洞（hole），如圖所示。在X64內(nèi)存理論上支持最大264的尋址空間，但實際上這個空間太大了，目前根本用不完，因此實際上的X64系統(tǒng)一般都只支持到40多位（比如Windows支持44位最大尋址空間為16TB，Linux 支持48位最大尋址空間256TB等），支持的空間達(dá)到了TB級別。但是，無論是在內(nèi)核空間還是在應(yīng)用層空間，這些上TB的空間并不都是可用的，存在著所謂的空洞。
系統(tǒng)內(nèi)存布局
一個進(jìn)程的內(nèi)存空間布局
棧的大小？
Windows應(yīng)用棧默認(rèn)1M，可以用編譯指令/stack可以改設(shè)其他值；
Windows內(nèi)核棧，系統(tǒng)根據(jù)CPU架構(gòu)而定，X86系統(tǒng)上為12KB，X64系統(tǒng)為24KB，安騰系統(tǒng)為32KB
Linux內(nèi)核棧為4K或8K；應(yīng)用層10M
當(dāng)程序加載入內(nèi)存后，程序在內(nèi)存中可以分為若干個區(qū)，這些區(qū)包括：靜態(tài)區(qū)（.data,.rdata,.bss段等），代碼區(qū)(.text)，堆區(qū)，棧區(qū)等。
| 內(nèi)存區(qū) | 名字 | 用途 |
|---|---|---|
| .text | 代碼段 | 這個存放代碼的，用匯編角度來看就是指令。 |
| .rdata | 只讀數(shù)據(jù)段 | 存放常量，字符常量，const常量。(read不可修改) |
| .data | 數(shù)據(jù)段 | 存放已經(jīng)初始化好的全局變量和靜態(tài)變量。 |
| .bss | 存放未初始化的全局變量和靜態(tài)變量。 | |
| .stack | 棧區(qū) | 存放局部變量等。棧區(qū)存放著函數(shù)調(diào)用過程中的形參，返回地址以及局部變量等。 |
.rdata，.data，.bss都是存放的數(shù)據(jù)。除了.bss段，.rdata，.data段的值都是在編譯的時候就確定了，并且將其編譯進(jìn)了可執(zhí)行文件，經(jīng)過反匯編都能找得到。bss段是在代碼運(yùn)行的時候手動編寫匯編代碼將其初始化為0的（這就是未初始化的全局和靜態(tài)變量默認(rèn)值為0的根源）
變量的生命周期變量有效的時間段，只有在變量的生命周期內(nèi)，才能訪問該變量。有的變量的生命周期是函數(shù)運(yùn)行期間，函數(shù)結(jié)束，變量就消失了。有的變量的生命周期是程序運(yùn)行期間，只要程序還未結(jié)束，變量就不會消失或銷毀。
變量分類：全局變量，局部變量，靜態(tài)變量（靜態(tài)全局變量和靜態(tài)局部變量），寄存器變量，外部變量。
| 變量 | 作用域 | 存儲空間 | 生命周期 |
|---|---|---|---|
| 全局變量 | 靜態(tài)區(qū)（.data存放初始化全局變量，.bss存放未初始化全局變量） | 整個程序 | 程序運(yùn)行期間 |
| 全局靜態(tài)變量 | 靜態(tài)區(qū)（.data存放初始化全局變量，.bss存放未初始化全局變量） | 當(dāng)前源文件 | 運(yùn)行期間 |
| 局部變量 | 棧 | 當(dāng)前函數(shù)內(nèi)部 | 函數(shù)執(zhí)行期間 |
| 局部靜態(tài)變量 | 靜態(tài)區(qū) | 當(dāng)前函數(shù)內(nèi)部，只初始化一次 | 程序運(yùn)行期間 |
| 寄存器變量 | 寄存器 | 當(dāng)前函數(shù) | 函數(shù)運(yùn)行期間 |
寄存器變量：不像其他變量那樣在內(nèi)存中存放數(shù)據(jù)，而是在CPU的寄存器中暫存數(shù)據(jù)，使用寄存器變量比使用內(nèi)存變量的操作速度快得多。只有整型和字符型變量可定義為寄存器變量。由于CPU中寄存器有限，盡量減少使用數(shù)量和和占用時間，用完馬上釋放；不能定義為全局變量，也不能定義在結(jié)構(gòu)或者類中。
extern關(guān)鍵字：為了解決全局變量和函數(shù)的共用問題，就引入了 extern關(guān)鍵字。這樣只需在一個文件中定義全局變量和函數(shù)，在另一個文件中要用到這些變量和函數(shù)時，只需將那個文件中的變量和函數(shù)說明表復(fù)制過來，在前面加上extern，告訴編譯器，這些變量和函數(shù)已經(jīng)在別的文件中定義說明。
//main.cpp
int a = 0; //全局變量; .data
char *p1; //全局變量; .bss
static int x=10; //全局靜態(tài)變量，10為常量; .data
void func(void) {
int b; //局部變量; .stack
char s[] = “123”; //s為局部變量, .stack ; ”123”為常量, .rdata
char *p2; //p2為局部變量; .stack
char *p3 = “hello, world”; //p3為局部變量，.stack ; ”hello, world”為常量, .rdata
static int c = 0;//局部靜態(tài)變量; .data
register int i =0;//寄存器變量;
p1 = (char *)malloc(128); //p1指向堆上的內(nèi)存，直到free
p2 = (char *)malloc(256);//p2指向堆上的內(nèi)存，直到free
free(p1);
free(p2);
}
int main(void) {
func();
printf(“hello world\n”);
return 0;
}
6：輸入輸出-stdio
scanf/printf
