一、字節(jié)和地址
為了更好地理解變量在內(nèi)存中的存儲(chǔ)細(xì)節(jié)，先來認(rèn)識(shí)一下內(nèi)存中的“字節(jié)”和“地址”。
1.計(jì)算機(jī)中的內(nèi)存是以 字節(jié) 為單位的存儲(chǔ)空間。內(nèi)存的每一個(gè)字節(jié)都有一個(gè)唯一的編號(hào)，這個(gè)編號(hào)就稱為 地址 。就好像酒店是以房間為單位的，每個(gè)房間都有一個(gè)唯一的房號(hào)，我們根據(jù)房號(hào)就能找到對(duì)應(yīng)的房間。
里面的每個(gè)小框框就代表著內(nèi)存中的一個(gè)字節(jié)，白色數(shù)字就是每個(gè)字節(jié)的地址（這里采取十六進(jìn)制來顯示，地址值是隨便寫的，僅作為參考，真實(shí)情況中的地址值不一定是這個(gè)），可以發(fā)現(xiàn)，內(nèi)存中相鄰字節(jié)的地址是連續(xù)的。
2.大家都知道，一個(gè)字節(jié)有8位，所能表示的數(shù)據(jù)范圍是非常有限的，因此，范圍較大的數(shù)據(jù)就要占用多個(gè)字節(jié)，也就是說，不同類型的數(shù)據(jù)所占用的字節(jié)數(shù)是不一樣的。
二、變量的存儲(chǔ)
1.變量類型的作用
跟其他編程語言一樣，C語言中用 變量 來存儲(chǔ)計(jì)算過程使用的值，任何變量都必須先定義類型再使用。為什么一定要先定義呢？因?yàn)樽兞康念愋蜎Q定了變量占用的存儲(chǔ)空間，所以定義變量類型，就是為了給該變量分配適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)空間，以便存放數(shù)據(jù)。比如char類型，它是用來存儲(chǔ)一個(gè)字符的，一個(gè)字符的話只需要1個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)空間， 因此系統(tǒng)就只會(huì)給char類型變量分配1個(gè)字節(jié)，沒必要分配2個(gè)字節(jié)、3個(gè)字節(jié)乃至更多的存儲(chǔ)空間。
2.變量占用多少存儲(chǔ)空間
1> 一個(gè)變量所占用的存儲(chǔ)空間，不僅跟變量類型有關(guān)，而且還跟編譯器環(huán)境有關(guān)系。同一種類型的變量，在不同編譯器環(huán)境下所占用的存儲(chǔ)空間又是不一樣的。我們都知道操作系統(tǒng)是有不同位數(shù)的，比如Win7有分32位、64位，編譯器也是一樣的，也有不同位數(shù)：16位、32位、64位（Mac系統(tǒng)下的clang編譯器是64bit的）。由于我們是Mac系統(tǒng)下開發(fā)，就以64位編譯器為標(biāo)準(zhǔn)。
2> 下面的表格描述了在64位編譯器環(huán)境下，基本數(shù)據(jù)類型所占用的存儲(chǔ)空間，了解這些細(xì)節(jié)，對(duì)以后學(xué)習(xí)指針和數(shù)組時(shí)是很有幫助的。
3> 下面的表格描述了在不同編譯器環(huán)境下的存儲(chǔ)空間占用情況
3.變量示例
當(dāng)定義一個(gè)變量時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)為這個(gè)變量分配一定的存儲(chǔ)空間。
1
int
main()
2
{
3
char
a =
'
A
'
;
4
5
int
b =
10
;
6
7
return
0
;
8
}
1> 在64bit編譯器環(huán)境下，系統(tǒng)為變量a、b分別分配1個(gè)字節(jié)、4個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)單元。也就是說：
- 變量b中的10是用4個(gè)字節(jié)來存儲(chǔ)的，4個(gè)字節(jié)共32位，因此變量b在內(nèi)存中的存儲(chǔ)形式應(yīng)該是0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010。
- 變量a中的'A'是用1個(gè)字節(jié)來存儲(chǔ)的，1個(gè)字節(jié)共8位，變量a在內(nèi)存中的存儲(chǔ)形式是0100 0001，至于為什么'A'的二進(jìn)制是這樣呢，后面再討論。
2> 上述變量a、b在內(nèi)存中的存儲(chǔ)情況大致如下表所示：
（注："存儲(chǔ)的內(nèi)容"那一列的一個(gè)小格子就代表一個(gè)字節(jié)，"地址"那一列是指每個(gè)字節(jié)的地址）
- 從圖中可以看出，變量b占用了內(nèi)存地址從ffc1~ffc4的4個(gè)字節(jié)，變量a占用了內(nèi)存地址為ffc5的1個(gè)字節(jié)。每個(gè)字節(jié)都有自己的地址，其實(shí)變量也有地址。變量存儲(chǔ)單元的 第一個(gè)字節(jié)的地址就是該變量的地址 。 變量a的地址是ffc5，變量b的地址是ffc1。
- 內(nèi)存尋址是從大到小的 ，也就是說做什么事都會(huì)先從內(nèi)存地址較大的字節(jié)開始，因此系統(tǒng)會(huì)優(yōu)先分配地址值較大的字節(jié)給變量。由于是先定義變量a、后定義變量b，因此你會(huì)看到變量a的地址ffc5比變量b的地址ffc1大。
- 注意看表格中變量b存儲(chǔ)的內(nèi)容，變量b的二進(jìn)制 形式是：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 。由于內(nèi)存尋址是從大到小的，所以是從內(nèi)存地址最大的字節(jié)開始存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，存放順序是ffc4 -> ffc3 -> ffc2 -> ffc1，所以把前面的0000 0000都放在ffc2~ffc4中，最后面的八位0000 1010放在ffc1中。
4.查看變量的內(nèi)存地址
在調(diào)試過程中，我們經(jīng)常會(huì)采取打印的方式查看變量的地址
1
#include <stdio.h>
2
3
int
main()
4
{
5
int
a =
10
;
6
printf(
"
變量a的地址是：%p
"
, &
a);
7
return
0
;
8
}
第6行中的&是一個(gè)地址運(yùn)算符，&a表示取得變量a的地址。格式符%p是專門用來輸出地址的。輸出結(jié)果是：
變量a的地址是：
0x7fff5fbff8f8
這個(gè)0x7fff5fbff8f8就是變量a的內(nèi)存地址
三、負(fù)數(shù)的二進(jìn)制形式
1
int
main()
2
{
3
int
b = -
10
;
4
return
0
;
5
}
在第3行定義了一個(gè)整型變量，它的值是-10。-10在內(nèi)存中怎樣存儲(chǔ)的呢？其實(shí)任何數(shù)值在內(nèi)存中都是以補(bǔ)碼的形式存儲(chǔ)的。
- 正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同。比如9的原碼和補(bǔ)碼都是1001
- 負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼等于它正數(shù)的原碼取反后再+1。 （取反的意思就是0變1、1變0）
那么-10的補(bǔ)碼計(jì)算過程如下：
1> 先算出10的二進(jìn)制形式 ：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010
2> 對(duì)10的二進(jìn)制進(jìn)行取反：
1111 1111
1111 1111
1111 1111 1111 0101
3> 對(duì)取反后的結(jié)果+1： 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110
因此，整數(shù)-10在內(nèi)存中的二進(jìn)制形式是： 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110
四、變量的作用域
1.作用域簡(jiǎn)介
變量的作用域就是指變量的作用范圍。先來看看下面的程序：
1
int
main()
2
{
3
int
a =
7
;
4
5
return
0
;
6
}
- 在第3行定義了一個(gè)變量a，當(dāng)執(zhí)行到這行代碼時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)為變量a分配存儲(chǔ)空間
- 當(dāng)main函數(shù)執(zhí)行完畢，也就是執(zhí)行完第5行代碼了，變量a所占用的內(nèi)存就會(huì)被系統(tǒng)自動(dòng)回收
- 因此，變量a的作用范圍是從定義它的那行開始，一直到它所在的大括號(hào){}結(jié)束，也就是第3~6行，一旦離開這個(gè)范圍，變量a就失效了
2.代碼塊
1> 代碼塊其實(shí)就是用大括號(hào){}括住的一塊代碼。
1
int
main()
2
{
3
{
4
int
a =
10
;
5
6
printf(
"
a=%d
"
, a);
7
}
8
9
a =
9
;
10
11
return
0
;
12
}
- 注意第3~7行的大括號(hào)，這就是一個(gè)代碼塊
- 當(dāng)執(zhí)行到第4行時(shí)，系統(tǒng)會(huì)分配內(nèi)存給變量a
- 當(dāng)代碼塊執(zhí)行完畢，也就是執(zhí)行完第6行代碼后，變量a所占用的內(nèi)存就會(huì)被系統(tǒng)回收
- 因此，變量a的作用范圍是從定義它的那行開始，一直到它所在的大括號(hào){}結(jié)束，也就是第4~7行，離開這個(gè)范圍，變量a就失效了
- 所以，上面的程序是編譯失敗的，第9行代碼是錯(cuò)誤的，變量a在第7行的時(shí)候已經(jīng)失效了，不可能在第9行使用
2> 如果是下面這種情況
1
int
main()
2
{
3
int
a =
9
;
4
5
{
6
int
a =
10
;
7
8
printf(
"
a=%d
"
, a);
9
}
10
11
return
0
;
12
}
- 注意第3、6行，各自定義了一個(gè)變量a，這種情況是沒問題的。C語言規(guī)定：在不同作用域中允許有同名變量，系統(tǒng)會(huì)為它們分配不同的存儲(chǔ)空間。
- 在第3行定義的變量a的作用域是：第3~12行；在第6行定義的變量a的作用域是：第6~9行。
- 最后注意第8行：嘗試輸出變量a的值。那這里輸出的是哪一個(gè)變量a呢？先看輸出結(jié)果：
a=
10
這里采取的是“就近原則”，也就是第8行訪問的是在第6行定義的變量a，并不是在第3行的變量a。
五、變量的初始化
變量在沒有進(jìn)行初始化之前，不要拿來使用，因?yàn)樗锩娲鎯?chǔ)的是一些垃圾數(shù)據(jù)
1
#include <stdio.h>
2
3
int
main()
4
{
5
int
c;
6
7
printf(
"
%d
"
, c);
8
return
0
;
9
}
注意第5行的變量c，只是定義了變量，并沒有給它賦初值。輸出結(jié)果：
1606422622
可以發(fā)現(xiàn)，變量c里面存儲(chǔ)的是一些亂七八糟的數(shù)據(jù)
更多文章、技術(shù)交流、商務(wù)合作、聯(lián)系博主
微信掃碼或搜索：z360901061
微信掃一掃加我為好友
QQ號(hào)聯(lián)系： 360901061
您的支持是博主寫作最大的動(dòng)力，如果您喜歡我的文章，感覺我的文章對(duì)您有幫助，請(qǐng)用微信掃描下面二維碼支持博主2元、5元、10元、20元等您想捐的金額吧，狠狠點(diǎn)擊下面給點(diǎn)支持吧，站長(zhǎng)非常感激您！手機(jī)微信長(zhǎng)按不能支付解決辦法：請(qǐng)將微信支付二維碼保存到相冊(cè)，切換到微信，然后點(diǎn)擊微信右上角掃一掃功能，選擇支付二維碼完成支付。
【本文對(duì)您有幫助就好】元
