在C语言中，数字如何在内部表示

Question

我是C的初学者，我的声明如下：

printf("%d",(1^6));

产生答案为7。我知道^是xor运算符。我假设，1在 4位中表示，如0001和6表示为0110。执行xor会将结果生成0111，即7。

这是我的假设是正确的吗？在C语言中，数字如何在内部表示？

提前致谢。

Answer 1

这里有两点略有不同的事情要考虑。

C语言标准表示文字1和6的类型为int，因此将使用int类型执行XOR操作。

C语言标准还说int类型具有二进制表示，其中值位从增加的2的幂增加到最重要，加上符号位在这里不相关，因为数字两者都是正数，加上可选的一些填充位（我从来没有使用过int中有任何填充位的C实现。）

所以在这些方面，你是对的：1表示为二进制1，6表示为二进制110，7是{ {1}}，加上初始0足以构成111类型的大小。在写二进制数时，即使我们知道它的类型是32位，我们也很难写int。

在大多数实现中，00000000000000000000000000000001中的值+符号位数为32。您可能偶尔会看到64或甚至16.标准要求至少16，但过去它允许任何数字。

int通常占用多个字节的存储空间。该标准没有说明最低有效位是占用第一个（最低寻址的）字节，还是最后一个（最高寻址的）或中间的某个位置。所以它允许little-endian和big-endian表示，理论上也是“中端”表示（我从未见过其中一个，至少不是int）。 Endian-ness与int在内存中的表示有关，但它与按位运算（包括XOR）无关，它们按照有效位的顺序定义，而不是按照它们在内存中的顺序来定义

这一切都在标准中，但标准也说它只描述了“抽象机器”的行为。您的编译器实际上所做的需要具有与标准所说的相同的结果，但是不需要任何给定的代码片段，您将在程序运行时在内存中看到这些精确的表示。如果编译器为您的行发出相同的代码，就像它为int或printf("7");发出的代码一样，这是完全合法的。因此，在发出的代码中可能没有fputc('7', stdout);的任何表示。

如果1被实现为库的一部分并且编译器不打算预测printf("%d", 7);对该库的含义，它可能只会优化到printf。也许它会在运行时进行计算，但代表"%d"但是它认为对于目标CPU来说是最紧凑和/或最有效的，只要编译器首先证明它自己满意，不同的大小将产生同样的结果。例如，一些指令集允许所谓的“立即值”，它们是作为指令的一部分存储的小整数。 1的表示仍然是一些0，最后有一个1，但由于immediates必须符合指令，因此它们通常小于1。

此类事情的具体细节取决于您的编译器，目标体系结构，优化级别以及可能的其他编译器选项。

Answer 2

数字（或更确切地说 - 值）表示计算机的构建方式。如果计算机是使用4位字构建的 - 那就是你所描述的。现代计算机每个字使用32或64位，并且有大端和小端表示。

此外，分数的表示变化很大，有几种不同的标准。

各种编程语言之间也可能有所不同（尽管大多数使用类似的约定和标准）。

最终它全部减少为位和字节。

Answer 3

整数的位数取决于您的体系结构 - 例如32或64位。

数字1是一个int，因此32位体系结构由4个字节或32位表示。

Answer 4

由于C不是解释语言，因此没有整数（或浮点数或字符）的“内部表示”。 C语言标准中有一些规则限制或定义必须所具有的不同类型的位数，以及与该语言中其他类型相比的最小位数。

最后，您的体系结构会影响整数在执行期间的位数。在这种特殊情况下，8位可能就足够了，但您需要检查生成的机器代码/汇编器才能确定。