数据在内存中的存储方式
编程小白也能理解的计算机内存工作原理
内存是什么？
内存是计算机的临时工作区，就像我们工作时用的办公桌。程序运行时，所有需要处理的数据都放在内存中。
关键点： 内存由无数个小格子（内存单元）组成，每个格子有唯一地址，可以存储8位二进制数据（1字节）。
数据如何用二进制表示？
计算机只认识0和1，所有数据最终都会转换为二进制：
- 整数：直接转换为二进制（如 10 → 00001010）
- 字符：通过编码表转换（如 ‘A’ → ASCII 65 → 01000001）
- 浮点数：使用IEEE 754标准（科学计数法的二进制版本）
基本数据类型的存储
整数（int）
以4字节（32位系统）为例：
int num = 10; // 二进制: 00000000 00000000 00000000 00001010
浮点数（float）
使用IEEE 754标准，分为三部分：
float pi = 3.14;
// 存储为: 0 10000000 10010001111010111000011
// [符号位] [指数部分] [小数部分]
字符（char）
通常占1个字节：
char c = ‘A’; // ASCII值65 → 二进制: 01000001
变量与内存地址
当声明变量时，计算机会分配内存空间：
int age = 25; // 分配4字节内存，假设地址为0x7ffee2
变量名 age 是内存地址的别名，通过变量名可以访问该地址存储的值。
字节序（大端序 vs 小端序）
多字节数据在内存中的存储顺序：
- 大端序：高位字节存储在低地址（人类阅读顺序）
- 小端序：低位字节存储在低地址（Intel处理器常用）
例如存储整数0x12345678（4字节）：
大端序：12 34 56 78（地址递增）
小端序：78 56 34 12（地址递增）
数组的内存布局
数组元素在内存中连续存储：
int arr[3] = {10, 20, 30};
// 内存布局（小端序）：
// 地址0: 0A 00 00 00 (10)
// 地址4: 14 00 00 00 (20)
// 地址8: 1E 00 00 00 (30)
结构体的内存布局
结构体成员按声明顺序存储，可能有内存对齐：
struct Person {
char name[4]; // 4字节
int age; // 4字节
};
// 总大小通常为8字节（4+4）
内存对齐：计算机更高效地读取对齐的数据（如4字节数据从4的倍数地址开始）
指针与内存
指针是存储内存地址的变量：
int num = 5;
int *ptr = # // ptr存储num的内存地址
通过指针可以直接访问和修改内存中的数据。
动态内存分配
程序运行时申请内存：
int *arr = malloc(5 * sizeof(int)); // 申请20字节内存
// 使用后需要释放
free(arr);
动态内存在堆(heap)上分配，需要手动管理。
内存存储可视化
内存单元示例
0x1000
01000001
‘A’
0x1001
00001010
10
0x1002
11000011
-61
整数存储（小端序）
整数 305,419,896 (0x12345678) 在内存中：
0x2000
01111000
0x78
0x2001
01010110
0x56
0x2002
00110100
0x34
0x2003
00010010
0x12
浮点数存储（IEEE 754）
浮点数 3.14 在内存中：
0x3000
11000011
0x3001
11110101
0x3002
11000011
0x3003
01000000
符号位:0 指数:10000000 尾数:10010001111010111000011
数组存储示例
int arr[3] = {10, 20, 30}
0x4000
00001010
10
0x4001
00000000
0x4002
00000000
0x4003
00000000
0x4004
00010100
20
0x4005
00000000
0x4006
00000000
0x4007
00000000
数据类型标识
整数
浮点数
字符
指针
重要提示： 内存地址是连续的，但不同数据类型占用不同字节数：
- char: 1字节
- int: 通常4字节
- float: 通常4字节
- double: 通常8字节
- 指针: 4或8字节（32/64位系统）