黑马程序员---c语言--内存分析与数组

来源：互联网发布：剑网三捏脸数据萝莉编辑：程序博客网时间：2024/06/05 02:59

             **第一讲 进制和内存**

一、进制
1. 什么是进制
是一种计数的方式，数值的表示形式
数一下方块的个数

汉字：十一十进制：11 二进制：1011 八进制：13
多种进制：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

二进制
1> 特点：只有0和1，逢2进1
2> 书写格式：0b或者0b开头
3> 使用场合：二进制指令\二进制文件，变量在内存中就是二进制存储
4> 二进制和十进制的互相转换
5> n为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
八进制
1> 特点：0~7，逢八进一
2> 书写格式：0开头
3> 八进制和二进制的互相转换
十六进制
1> 特点：0~F，逢十六进一
2> 书写格式：0x或者0X开头
3> 十六进制和二进制的互相转换

#include <stdio.h>/* %d\%i  十进制形式输出整数 %c 输出字符 %p 输出地址 %f 输出小数 %o 八进制形式输出整数 %x 十六进制形式输出整数 */int main(){    // 默认情况下，就是十进制    int number = 12;    // 二进制(0b或者0B开头)    int number2 = 0B1100;    // 八进制（0开头）    int number3 = 014;    // 十六进制（0x或者0X开头）    int number4 = 0xc;    // %d以10进制整数的形式输出一个数值    printf("%x\n", number);    return 0;}

#include <stdio.h>/* 1.二进制转十进制 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        = 0 + 0 + 4 + 8 = 12 0b1111 = 1 + 2 + 4 + 8 = 15 0b1010 = 10 2.十进制转二进制 67 = 64 + 2 + 1 = 2的6次方 + 2的1次方 + 2的0次方    = 0b1000000 + 0b10 + 0b1  = 0b1000011 3.n位二进制的取值范围 2位二进制位的取值范围：0~3  0~2的2次方-1 3位二进制位的取值范围：0~7  0~2的3次方-1 n位二进制位的取值范围：0~2的n次方-1 4个字节 -> 31bit 0    000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1100 0 ~ 2的31次方-1 */int main(){    void putBinary(int);    putBinary(-12);    putBinary(13);    return 0;}// 输出一个整数的二进制存储形式void putBinary(int n){    int bits = sizeof(n) * 8;    while (bits-->0) {        printf("%d", n>>bits&1);        if (bits%4==0) printf(" ");    }    printf("\n");}

二、变量的内存分析
研究变量在内存中的具体存储情况
1. 字节和地址
为了更好地理解变量在内存中的存储细节，先来认识一下内存中的“字节”和“地址”。
1> 内存以“字节为单位”

2> 不同类型占用的字节是不一样的

变量的存储
1> 所占用字节数跟类型有关，也跟编译器环境有关

2> 变量实例
int b = 10;
int a = 134;
内存由大到小寻址
只存储二进制形式
每个变量都有地址：第一个字节的地址就是变量的地址
3> 查看内存地址的两种方式：%x和%p
4> 查看整数的二进制形式
// 输出整数的二进制形式
void putBinary(int n)
{
int bits = sizeof(n) * 8;
while (bits–>0) {
printf(“%d”, n>>bits&1);
if (bits%4==0) printf(” “);
}
printf(“\n”);
}

负数在内存中的存储
1> 一个字节的取值范围
2> 负数的表示形式
3> 原码、反码、补码

三、类型说明符
1. short和long
100l和100ll和100的区别
long和long long的输出
不同类型所占用的存储空间

1> short和long可以提供不同长度的整型数，也就是可以改变整型数的取值范围。在64bit编译器环境下，int占用4个字节（32bit），取值范围是-231~231-1；short占用2个字节（16bit），取值范围是-215~215-1；long占用8个字节（64bit），取值范围是-263~263-1
2> 总结一下：在64位编译器环境下，short占2个字节(16位)，int占4个字节(32位)，long占8个字节(64位)。因此，如果使用的整数不是很大的话，可以使用short代替int，这样的话，更节省内存开销。
3> 世界上的编译器林林总总，不同编译器环境下，int、short、long的取值范围和占用的长度又是不一样的。比如在16bit编译器环境下，long只占用4个字节。不过幸运的是，ANSI \ ISO制定了以下规则：
short跟int至少为16位(2字节)
long至少为32位(4字节)
short的长度不能大于int，int的长度不能大于long
char一定为为8位(1字节)，毕竟char是我们编程能用的最小数据类型
4> 可以连续使用2个long，也就是long long。一般来说，long long的范围是不小于long的，比如在32bit编译器环境下，long long占用8个字节，long占用4个字节。不过在64bit编译器环境下，long long跟long是一样的，都占用8个字节。
5> 还有一点要明确的是：short int等价于short，long int等价于long，long long int等价于long long

signed和unsigned
1> 首先要明确的：signed int等价于signed，unsigned int等价于unsigned
2> signed和unsigned的区别就是它们的最高位是否要当做符号位，并不会像short和long那样改变数据的长度，即所占的字节数。
signed：表示有符号，也就是说最高位要当做符号位，所以包括正数、负数和0。其实int的最高位本来就是符号位，已经包括了正负数和0了，因此signed和int是一样的，signed等价于signed int，也等价于int。signed的取值范围是-231 ~ 231 - 1
unsigned：表示无符号，也就是说最高位并不当做符号位，所以不包括负数。在64bit编译器环境下面，int占用4个字节（32bit），因此unsigned的取值范围是：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 ~ 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111，也就是0 ~ 232 - 1

#include <stdio.h>/* 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 unsigned  %u */int main(){    // 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000    // 2的31次方-1    // 2的32次方-1    int num;    /*     signed和unsigned的区别：      signed 最高位要当做符号位     unsigned 最高位不要当做符号位    */    // signed == signed int    // signed 有符号:正数、0、负数    signed int a = 10;    signed a2 = 10;    // unsigned int == unsigned    // unsigned 无符号：0、正数    unsigned int b = 10;    unsigned b2 = 10;    long unsigned int c = 34343;    long unsigned c2 = 423432;    short unsigned int d = 4343;    short unsigned d2 = 43243;    short signed int e = 54354;    short signed e2 = 434;    return 0;}void longAndShort(){    // long == long int    long int a = 100645654654645645l;    long a2 = 100645654654645645l;    // long long int == long long    long long int c = 100645654654645645ll;    long long c2 = 4535435435435ll;    // short == short int    short int d = 5454;    short d2 = 43434;    //printf("%lld\n", c);    int s = sizeof(long long int);    printf("%d\n", s);}

四、位运算
1. & 按位与
1> 功能
只有对应的两个二进位均为1时，结果位才为1，否则为0。
2> 举例: 比如9&5，其实就是1001&101=1，因此9&5=1
3> 规律
二进制中，与1相&就保持原位，与0相&就为0

| 按位或
1> 功能
只要对应的二个二进位有一个为1时，结果位就为1，否则为0。
2> 举例: 比如9|5，其实就是1001|101=1101，因此9|5=13
^ 按位异或
1> 功能
当对应的二进位相异（不相同）时，结果为1，否则为0。
2> 举例: 比如9^5，其实就是1001^101=1100，因此9^5=12
3> 规律
相同整数相^的结果是0。比如5^5=0
多个整数相^的结果跟顺序无关。比如5^6^7=5^7^6
因此得出结论：a^b^a = b
~ 取反
对整数a的各二进位进行取反，符号位也取反（0变1，1变0）
<< 左移
把整数a的各二进位全部左移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
由于左移是丢弃最高位，0补最低位，所以符号位也会被丢弃，左移出来的结果值可能会改变正负性
右移
把整数a的各二进位全部右移n位，保持符号位不变。右移n位其实就是除以2的n次方
为正数时，符号位为0，最高位补0
为负数时，符号位为1，最高位是补0或是补1 取决于编译系统的规定

#include <stdio.h>int main(){    /* 按位与 &     10101010000     00000100000     -------------     00000000000     10111011     10101101     ---------     10101001     1001     0101     -----     0001     */    /*     按位或 |     1001     0101     -----     1101     */    /*     按位异或 ^      1.相同数值进行异或，结果肯定是0，比如9^9     2.交换 9^5^6 == 9^6^5     3.任何数值跟0进行异或，结果还是原来的数值，9^0 == 9     4.a^b^a == a^a^b == 0^b == b     1001     0101     -----     1100     1001     1001     -----     00000     0101     0000     ----     0101     9^5^9 == 9^9^5 = 0^5 = 5     a^b^a == b     */    //printf("%d\n", 9^9);    //printf("%d\n", 9 ^ 5);    /*     按位取反 ~     ~0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001      1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110     */    //printf("%d\n", ~9);    /*     左移 <<     0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000     00 0000 0000 0000 0000 0000 0000 100100     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     */    //printf("%d\n", 9<<1);    /*     右移 >>     0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000     000000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 10     111111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 10      8>>1 -> 8/2 == 4     8>>2 -> 8/2的2次方 == 2     8>>n -> 8/2的n次方     */    printf("%d\n", 8>>3);    return 0;}

五、 char类型
1. 存储细节
ASCII单字节表（双字节GBK\GB2312\GB18030\Unicode）
2. 常见错误
char c = A;
char c = “A”;
char c = ‘ABCD’;
char c = ‘男’;
3. 当做整型使用
在-128~127范围内，可以当做整数来用
4. %c和%d\%i的使用
printf(“%d”, ‘A’);
printf(“%c”, 68);
5. 转义字符
转义字符意义 ASCII码值
\n 将当前位置移到下一行开头（回车换行） 10
\t 跳到下一个TAB位置 9
\ 代表一个反斜线字符 92
\’ 代表一个单引号字符 39
\” 代表一个双引号字符 34
\0 空字符 0

#include <stdio.h>int main(){    //0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001    int a = 9;    // 0100 0001    char c = 'A';    //printf("%c\n", 67);    //printf("%d\n", 'D');    //char c2 = 'A' + 33; // 98    //printf("%c - %d \n", c2 , c2);    /*     ASCII码表     字符   ASCII码值      A       65      B       66      C       67     */    // 00000000000000 110    int num = 6;    // 54 = 32 + 16 + 4 + 2    // 0011 0110    char c2 = '6';    printf("%d - %d\n", num, c2);    return 0;}

           **第二讲 数组和字符串**

一、数组的基本概念
1. 什么是数组
数组，从字面上看，就是一组数据的意思，没错，数组就是用来存储一组数据的
2. 数组的特点
只能存放一种类型的数据，比如int类型的数组、float类型的数组
里面存放的数据称为“元素”

二、数组的定义
1. 定义
声明数组的类型
声明数组的元素个数（需要多少存储空间）
2. 格式
元素类型数组名[元素个数];
比如：int ages[3];
3. 简单使用
简单初始化：int ages[5] = {19, 19, 20, 21, 25};
元素有顺序之分，每个元素都有一个唯一的下标（索引），从0开始
数组元素的访问：a[i]
4. 初始化
初始化方式
int a[3] = {10, 9, 6};
int a[3] = {10,9};
int a[] = {11, 7, 6};
int a[4] = {[1]=11,[0] = 7};
常见错误
int a[];
int[4] a;
int a[b];
a = {10, 11};
a[4] = {10,9,8,5};
5. 内存分析
数组存储空间的大小
存储空间的划分（内存的分配是从高地址到低地址进行的，但一个数组内部元素又是从低到高进行的）

#include <stdio.h>int main(){    // 使用注意    // 都是正确写法    //int ages[5] = {10 , 11, 12, 67, 56};    //int ages[5] = {10, 11};    //int ages[5] = {[3] = 10, [4] = 11};    //int ages[] = {10, 11, 14};    // 错误写法    // int ages[];    // 错误写法    /* 只能在定义数组的同时进行初始化    int ages[5];    ages = {10, 11, 12, 14};    */    // 正确写法    // int ages['A'-50] = {10, 11, 12, 14, 16};    //int size = sizeof(ages);    //printf("%d\n", size);    // 正确写法    /*    int count = 5;    int ages[count];    ages[0] = 10;    ages[1] = 11;    ages[2] = 18;    */    //printf();    // 错误写法    // 如果想再定义数组的同事进行初始化，数组元素个数必须是常量，或者不写    //int ages[count] = {10, 11, 12};    int ages[] = {10, 11, 12, 78};    // 计算数组元素的个数    int count = sizeof(ages)/sizeof(int);    for (int i = 0; i<count; i++)    {        printf("ages[%d]=%d\n", i, ages[i]);    }    return 0;}// 数组的基本使用void arrayUse(){    // 数组的定义格式： 类型 数组名[元素个数];    int ages[5] = {19, 29, 28, 27, 26};    // 19 19 28 27 26]    ages[1] = 29;    /*     ages[0] = 19;     ages[1] = 19;     ages[2] = 28;     ages[3] = 27;     ages[4] = 26;     */    /*     遍历：按顺序查看数组的每一个元素     */    for (int i = 0; i<5; i++)    {        printf("ages[%d]=%d\n", i, ages[i]);    }}

#include <stdio.h>/* 提示用户输入5个学生的成绩，算出平均分并且输出 */int main(){    // 1.定义一个数组来存储成绩    int scores[5];    // 2.提示输入成绩    // 用来存储总分    int sum = 0;    for (int i = 0; i<5; i++) {        // 2.1 提示输入某个学生的成绩        printf("请输入第%d个学生的成绩:\n", i + 1);        // 2.2 存储当前学生的成绩        scanf("%d", &scores[i]);        // 2.3 累加成绩        sum += scores[i];    }    // 3.计算平均分，并且输出    printf("平均分是%f\n", sum/5.0);    return 0;}void test1(){    // 1.定义一个数组来存储成绩    int scores[5];    // 2.提示输入成绩    printf("请输入第1个学生的成绩:\n");    scanf("%d", &scores[0]);    printf("请输入第2个学生的成绩:\n");    scanf("%d", &scores[1]);    printf("请输入第3个学生的成绩:\n");    scanf("%d", &scores[2]);    printf("请输入第4个学生的成绩:\n");    scanf("%d", &scores[3]);    printf("请输入第5个学生的成绩:\n");    scanf("%d", &scores[4]);    // 3.计算平均分，并且输出    int sum = 0;    for (int i = 0 ; i<5; i++) {        sum += scores[i];    }    printf("平均分是%f\n", sum/5.0);}void test(){    /*     char cs[5]= {'a', 'A', 'D', 'e', 'f'};     printf("%p\n", cs);     for (int i = 0; i<5; i++) {     printf("cs[%d]的地址是:%p\n", i, &cs[i]);     }*/    int ages[3]= {10 , 19, 18};    printf("%p\n", ages);    for (int i = 0; i<3; i++) {        printf("ages[%d]的地址是:%p\n", i, &ages[i]);    }}

三、二维数组
1. 什么是二维数组
什么是二维数组？int ages[3][10]; 三个班，每个班10个人
相当于3行10列，相当于装着3个一维数组
二维数组是一个特殊的一维数组：它的元素是一维数组。例如int a[2][3]可以看作由一维数组a[0]和一维数组a[1]组成，这两个一维数组都包含了3个int类型的元素

初始化
int a[3][4] = {1,2,3,4,5,6};
int a[3][4] = {{},{},{}};
数组元素简单访问
int a[][5] = {3,21,31,2,32,1};
注意错误：
int a[3][4];
a[3] = {};

四、字符串
1. 什么是字符串
简单的字符串”itcast”
一个’i’是一个字符
很多个字符组合在一起就是字符串了
2. 字符串的初始化
char a[] = “123”; 和 char a [] = {‘1’,’2’,’3’};的区别，可以比较大小
“123”其实是由’1’、’2’、’3’、’\0’组成
“123”的存储分布
字符串的输出”%s”，’\0’是不会输出的
3. \0的作用
输出char a[] = {‘o’,’k’};
在char a[]前面搞个”mj”
输出”mj”
再输出a
char a[] = {‘i’,’t’,’\0’,’c’};
4. 常用字符串处理函数
strlen（注意中文）

五、字符串数组
1.使用场合
* 一维字符数组中存放一个字符串，比如一个名字char name[20] = “mj”
* 如果要存储多个字符串，比如一个班所有学生的名字，则需要二维字符数组，char names[15][20]可以存放15个学生的姓名(假设姓名不超过20字符)
* 如果要存储两个班的学生姓名，那么可以用三维字符数组char names[2][15][20]
2.初始化
char names[2][10] = { {‘J’,’a’,’y’,’\0’}, {‘J’,’i’,’m’,’\0’} };
char names2[2][10] = { {“Jay”}, {“Jim”} };
char names3[2][10] = { “Jay”, “Jim” };

int main(){    /*    int ages[5] = {10, 11, 90, 89, 70};    int ages2[3][5]= {        {10, 11, 90, 89, 70},        {10, 11, 90, 89, 70},        {10, 11, 90, 89, 70}    };*/    char cs[2][3];    /*     1 浅蓝色     2 深蓝色     3 黄色     4 红色     -1 没有     */    int cubes[5][5] = {        {1, -1, -1, -1, -1},        {1, 1, -1, 2, -1},        {4, 1, 2, 2, 2},        {4, 3, 3, 3, 3},        {4, 3, 3, 3, 3}    };    /*     1 白色     2 黑色     -1 没有     */    int wuzi[6][6] = {        {};    };    return 0;}

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