在现代计算机中表示和操作信息 - 第 1 部分

你们中的大多数人可能已经知道计算机只能理解、存储和处理位（0 和 1）。

但是为什么呢？
事实证明，与传统的以 10 为基数的数字表示法相比，二值信号可以轻松、更可靠地表示、存储和传输，例如，打孔卡中是否存在孔、高值或低值等。电线上的电压，或顺时针或逆时针方向的磁畴等

此外，单个位通常对于表示计算机中任何有意义的东西没有太大帮助，但是一旦我们组合一系列位，我们就可以表示任何有限集。例如，我们可以将位编码为负/非负和浮点数，也可以将文档中的字母和符号编码。这就是为什么（也可能不是）我们使用 8 位或字节作为最小的可寻址内存单元。以二进制表示时，其取值范围是 00000000 至 11111111。以十进制整数表示时，其取值范围是 0 至 255；以十六进制表示时，其取值范围是 00 至 FF。我们通常将位模式写为十六进制（0 - 9，A - F），因为我们很容易与二进制表示法相互转换。

在 C 编程语言中，以 0x 或 0X 开头的数字常量被解释为十六进制。字符“A”到“F”可以用大写或小写书写。例如，我们可以将数字 FA1D37B 写为 0xFA1D37B、0xfa1d37b，甚至可以混合大小写（例如 0xFa1D37b）。

好吧，让我们再讲一件事，

数据大小

一些 CS 术语！！！

• 虚拟内存 - 内存中概念性的大字节数组（还有更多内容，但将在本系列后面介绍）

• 内存地址 - 用于标识内存字节的唯一编号。

• 虚拟内存空间 - 所有可能的内存地址的集合（稍后会介绍更多）。

• 字大小 - 指针数据的标称大小或虚拟内存地址的最大大小。

今天的计算机都是 32 位或 64 位字长，这意味着程序可以访问 0 到 2^32 - 1（如果是 32 位）和 0 到 2^64 - 1（如果是 32 位）的范围。 64 位）的虚拟地址。大多数在 64 位机器上编译的程序也可以在 32 位机器上运行，但反之则不然。

计算机和编译器支持多种数据格式，使用不同的数据编码方式，例如整数和浮点，以及不同的长度。例如，许多机器都有用于操作单个字节以及表示为 2、4 和 8 字节数量的整数的指令。它们还支持以 4 字节和 8 字节数量表示的浮点数。某些数据类型的确切字节数取决于程序的编译方式。下面我展示了典型 32 位和 64 位程序的大小：

为了避免机器位数和编译器设置之间的混淆，ISO C99 引入了一些数据类型，其中数据大小是固定的，无论编译器或机器设置如何。正如您在上面的屏幕截图中看到的，int32_t 和 int64_t 就在其中。使用固定大小的整数类型是程序员密切控制数据表示的最佳方式。

在结束之前 - 我们应该尝试编写可以移植到不同机器和编译器的代码。可移植性的一方面是使程序对不同数据类型的确切大小不敏感。随着向 64 位机器的过渡，许多隐藏的字大小依赖性在将 32 位程序迁移到新机器时出现了错误。例如，许多程序员过去认为声明为 int 类型的对象可以用来存储指针。这对于大多数 32 位程序来说效果很好，但对于 64 位程序来说会出现问题，因为如上所述，32 位和 64 位机器的字大小或指针大小会有所不同。

好的。这就是今天的全部内容。谢谢。

参考：计算机系统：程序员的视角。

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