变量与内存
变量与内存
在前面一节中简单介绍了 变量 的使用，当我们定义一个变量的时候，系统就会为变量分配一块存储空间。而变量的数值在内存中是以二进制的形式存储的，这讲来深入研究变量在内存中的一些存储细节。
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一、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.计算机中的内存是以 字节 为单位的存储空间。内存的每一个字节都有一个唯一的编号，这个编号就称为 地址 。就好像酒店是以房间为单位的，每个房间都有一个唯一的房号，我们根据房号就能找到对应的房间。
里面的每个小框框就代表着内存中的一个字节，白色数字就是每个字节的地址（这里采取十六进制来显示，地址值是随便写的，仅作为参考，真实情况中的地址值不一定是这个），可以发现，内存中相邻字节的地址是连续的。
2.大家都知道，一个字节有8位，所能表示的数据范围是非常有限的，因此，范围较大的数据就要占用多个字节，也就是说，不同类型的数据所占用的字节数是不一样的。
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二、变量的存储
1.变量类型的作用
跟其他编程语言一样，C语言中用 变量 来存储计算过程使用的值，任何变量都必须先定义类型再使用。为什么一定要先定义呢？因为变量的类型决定了变量占用的存储空间，所以定义变量类型，就是为了给该变量分配适当的存储空间，以便存放数据。比如char类型，它是用来存储一个字符的，一个字符的话只需要1个字节的存储空间， 因此系统就只会给char类型变量分配1个字节，没必要分配2个字节、3个字节乃至更多的存储空间。
2.变量占用多少存储空间
1> 一个变量所占用的存储空间，不仅跟变量类型有关，而且还跟编译器环境有关系。同一种类型的变量，在不同编译器环境下所占用的存储空间又是不一样的。我们都知道操作系统是有不同位数的，比如Win7有分32位、64位，编译器也是一样的，也有不同位数：16位、32位、64位（Mac系统自带的GCC编译器是64bit的）。由于我们是Mac系统下开发，就以64位编译器为标准。
2> 下面的表格描述了在64位编译器环境下，基本数据类型所占用的存储空间，了解这些细节，对以后学习指针和数组时是很有帮助的。
3> 下面的表格描述了在不同编译器环境下的存储空间占用情况
3.变量示例
当定义一个变量时，系统就会为这个变量分配一定的存储空间。
1 int main()
2 {
3 char a = ' A ' ;
4
5 int b = 10 ;
6
7 return 0 ;
8 }
1> 在64bit编译器环境下，系统为变量a、b分别分配1个字节、4个字节的存储单元。也就是说：
变量b中的10是用4个字节来存储的，4个字节共32位，因此变量b在内存中的存储形式应该是0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010。 变量a中的'A'是用1个字节来存储的，1个字节共8位，变量a在内存中的存储形式是0100 0001，至于为什么'A'的二进制是这样呢，后面再讨论。2> 上述变量a、b在内存中的存储情况大致如下表所示：
（注："存储的内容"那一列的一个小格子就代表一个字节，"地址"那一列是指每个字节的地址）
从图中可以看出，变量b占用了内存地址从ffc1~ffc4的4个字节，变量a占用了内存地址为ffc5的1个字节。每个字节都有自己的地址，其实变量也有地址。变量存储单元的 第一个字节的地址就是该变量的地址 。 变量a的地址是ffc5，变量b的地址是ffc1。 内存寻址是从大到小的 ，也就是说做什么事都会先从内存地址较大的字节开始，因此系统会优先分配地址值较大的字节给变量。由于是先定义变量a、后定义变量b，因此你会看到变量a的地址ffc5比变量b的地址ffc1大。 注意看表格中变量b存储的内容，变量b的二进制 形式是：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 。由于内存寻址是从大到小的，所以是从内存地址最大的字节开始存储数据，存放顺序是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.查看变量的内存地址
在调试过程中，我们经常会采取打印的方式查看变量的地址
1 #include <stdio.h>
2
3 int main()
4 {
5 int a = 10 ;
6 printf( " 变量a的地址是：%p " , & a);
7 return 0 ;
8 }
第6行中的&是一个地址运算符，&a表示取得变量a的地址。格式符%p是专门用来输出地址的。输出结果是：
变量a的地址是： 0x7fff5fbff8f8
这个0x7fff5fbff8f8就是变量a的内存地址
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三、负数的二进制形式
1 int main()
2 {
3 int b = - 10 ;
4 return 0 ;
5 }
在第3行定义了一个整型变量，它的值是-10。-10的二进制形式是怎样的呢？ 一个负数的二进制形式，其实就是对它的正数的二进制形式进行取反后再+1 。（取反的意思就是0变1、1变0）
1> 先算出10的二进制形式 ：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010
2> 对10的二进制进行取反： 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0101
3> 对取反后的结果+1： 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110
因此，整数-10在内存中的二进制形式是： 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110 。这里还能得出一个结论： 负数的二进制形式的最高位一定是1 。
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四、变量的作用域
1.作用域简介
变量的作用域就是指变量的作用范围。先来看看下面的程序：
1 int main()
2 {
3 int a = 7 ;
4
5 return 0 ;
6 }
在第3行定义了一个变量a，当执行到这行代码时，系统就会为变量a分配存储空间
当main函数执行完毕，也就是执行完第5行代码了，变量a所占用的内存就会被系统自动回收
因此，变量a的作用范围是从定义它的那行开始，一直到它所在的大括号{}结束，也就是第3~6行，一旦离开这个范围，变量a就失效了
2.代码块
1> 代码块其实就是用大括号{}括住的一块代码。
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行的大括号，这就是一个代码块
当执行到第4行时，系统会分配内存给变量a
当代码块执行完毕，也就是执行完第6行代码后，变量a所占用的内存就会被系统回收
因此，变量a的作用范围是从定义它的那行开始，一直到它所在的大括号{}结束，也就是第4~7行，离开这个范围，变量a就失效了
所以，上面的程序是编译失败的，第9行代码是错误的，变量a在第7行的时候已经失效了，不可能在第9行使用
2> 如果是下面这种情况
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，各自定义了一个变量a，这种情况是没问题的。C语言规定：在不同作用域中允许有同名变量，系统会为它们分配不同的存储空间。
在第3行定义的变量a的作用域是：第3~12行；在第6行定义的变量a的作用域是：第6~9行。
最后注意第8行：尝试输出变量a的值。那这里输出的是哪一个变量a呢？先看输出结果：
a= 10
这里采取的是“就近原则”，也就是第8行访问的是在第6行定义的变量a，并不是在第3行的变量a。
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五、变量的初始化
变量在没有进行初始化之前，不要拿来使用，因为它里面存储的是一些垃圾数据
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行的变量c，只是定义了变量，并没有给它赋初值。输出结果：
1606422622
可以发现，变量c里面存储的是一些乱七八糟的数据
分类: 零基础学习iOS开发
标签: ios , iphoe应用开发 , ipad应用开发 , objective-c
05-进制
上一讲简单介绍了 常量和变量 ，这讲补充一点计算机的基础知识---进制。
我们先来看看平时是如何表示一个整数的，最常见的肯定是用阿拉伯数字表示，比如“十二”，我们可以用12来表示，其实这种表示方式是基于一种叫做“十进制”的计数方式。“进制”是一种计数方式，编程中常见的进制有4种：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。
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一、十进制
1.概念
十进制是我们最熟悉、最常用的一种计数方式，它有两个特点：由0、1、2….9十个基本数字组成；运算规则是“逢十进一”。
2.运算
所谓“逢十进一”，似乎在小学数学中都已经学过了，也就是当数值满十时，就要向前进一位
个位数为9+1，满十了，十位数就进一。
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二、二进制
1.概念
二进制是计算机内部使用的一种计数方式，它有两个特点：由0、1两个基本数字组成；运算规则是“逢二进一”。
2.细节
1> 有人可能会问：为什么二进制里面没有2~9这些数字呢？都说了，逢二进一，因此当数字满二的时候就会进位。
2> 如果我写个1010，你能看出它是二进制还是十进制么？为了跟其他进制区分开来，书写二进制数的时候，需要以 0b 或者 0B 开头。比如 0b 1010是个二进制数，而1010则还是我们熟悉的十进制数，就是“一千零一十”
3.运算
个位数是1+1，值满二了，于是十位数要进一。因此，在二进制中：1 + 1 = 0b 10，这里的 0b 10表示的是十进制中的“二”，并不是“十”。
4.二进制转为十进制
1> 用二进制表示数值，虽然简单、方便，但是不容易阅读，比如随便给出个二进制数 0b 110111101010，你能立刻看出它表示的是什么数值吗？一般需要将二进制数转为十进制数后才能知道代表的什么数值。
进制里面有个“基数”的概念，基数是用来计算数值的，比如十进制的基数是10，因此十进制是这样算数的：
二进制的基数是2，以此类推：
2> 一位二进制数能表示的最大值是1，而n位二进制数所能表示的最大值是 0b 111...1111，也就是说n位二进制数都是1，那么它的十进制数值为：
1 * 2 0 + 1 * 2 1 + 1 * 2 2 + 1 * 2 3 + .... + 1 * 2 n-1 = 2 n - 1
因此，n位二进制数所能表示的最大值是 2 n - 1 。也就是说，4位二进制数能表示的最大值是 0b 1111，十进制数值为：2 4 - 1 = 15；5位二进制数能表示的最大值是2 5 - 1 = 31。
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三、八进制
1.概念
八进制有两个特点：由0~7八个基本数字组成；运算规则是“逢八进一”。
2.细节
由于十进制和八进制中都包含了0~7，为了区分开来，在书写八进制数的时候，需要在前面加个 0 。比如 0 76是个八进制数，76则是个十进制数。
3.运算
个位数是7+1，值满八了，于是十位数要进一。因此，在八进制中，7 + 1 = 0 10。 0 10则表示十进制中的“八”，而不是“十”
4.八进制转十进制
5.二进制转八进制
不难发现一个十进制数可以表示的最大值是9，而一个八进制数可以表示的最大值是7，恰好3个二进制数可以表示的最大值 0b 111也是7。因此，我们可以用一个八进制数来代替3个二进制数。
如果是八进制转为二进制，那就反过来，用3位二进制数来表示1位八进制数
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四、十六进制
1.概念
十六进制有两个特点：由0~9和A~F组成，A~F分别表示10~15；运算规则是“逢十六进一”。
2.细节
由于十进制、八进制、十六进制中都包含了0~7，为了区分开来，在书写十六进制数的时候，需要在前面加个 0x 或者 0X 。比如 0x 76是个十六进制数，076是个八进制数，76则是个十进制数。
3.运算
个位数是B+5，也就是11+5，值满十六了，于是十位数要进一。因此，在十六进制中，B + 5 = 0x 10。 0x 10则表示十进制中的“十六”，而不是“十”
4.十六进制转十进制
5.二进制转十六进制
一个十六进制数可以表示的最大值是15，恰好4个二进制数可以表示的最大值 0b 1111也是15。因此，我们可以用一个十六进制数来代替4个二进制数。
如果是十六进制转为二进制，那就反过来，用4位二进制数来表示1位十六进制数
0x 25 = 0b 0010 0101= 0b 100101
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五、进制总结
1.一个整数“十二”的4种表示方式分别如下：
十六进制： 0x C
2.其实也可以利用Mac中的计算器软件来测试进制之间的转换。
设置计算机的显示模式为“编程器”
先选择10进制，然后输入12，底部显示的二进制数为1100，这里省略最前面的 0b
选择八进制，显示为14，这里省略了最前面的 0
选择十六进制，显示为 0x C
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六、变量与进制
1.上一讲学习了 变量 的使用，简单回顾一下
1 int main()
2 {
3 int a = 10 ;
4 return 0 ;
5 }
在第3行定义了一个变量a，存储的是十进制整数10。其实，这个变量a在内存中是以二进制数的形式存储的，10的二进制形式是1010。
2.除了十进制整数，还可以将其他进制的整数赋值给整型变量
1 int main()
2 {
3 int a = 0b110; // 十进制数：6
4
5 int b = 021 ; // 十进制数：17
6
7 int c = 12 ; // 十进制数：12
8
9 int d = 0x1D ; // 十进制数：29
10
11 return 0 ;
12 }
上面的代码中，分别将4种不同进制的数值赋值给不同的整型变量。对应的十进制数值已经写在右边的注释中。它们最终都是以二进制的形式存储在内存中。
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七、printf的简单使用
1.用printf输出整型变量
前面给变量赋值了各种进制的整数，究竟这些整数的十进制形式为多少呢？我们自己可以换算出来，不过总是自己去算，太麻烦了，我们可是程序员，应该利用程序帮我们算出来。前面已经学过printf("Hello World");语句的作用是在屏幕输出Hello World这一串内容。我们其实也可以利用printf将一个变量输出到屏幕，看看这个变量的值究竟为多少。
这个printf看起来好像是你往它的小括号里面放什么内容，它就会在屏幕上输出什么内容，但是printf的用法有讲究的，像下面的写法就是 错误 的：
1 #include <stdio.h>
2
3 int main()
4 {
5 int a = 0x1D ;
6
7 printf(a);
8
9 return 0 ;
10 }
有人可能会疑惑，为什么有时需要#include <stdio.h>，有时又不需要#include <stdio.h>？这个暂时不去详细讨论，你先记住只要用了printf，就要添加#include <stdio.h>。
在第5行定义了变量a，初值为一个十六进制数。在第7行想通过printf输出变量a的数值，但是第7行的写法是 错误 的。 要想利用printf输出一个整型变量，就必须先说明输出的格式，比如是以十进制格式输出还是以八进制格式输出？
下面的写法才是正确的：
1 #include <stdio.h>
2
3 int main()
4 {
5 int a = 0x1D ;
6
7 printf( " 变量a的值为%d " , a);
8
9 return 0 ;
10 }
注意看第7行，左边双引号括住的内容代表着要输出到屏幕的内容，不过并不是直接将 " 变量a的值为 %d" 输出到屏幕。%d是一种格式符，它的意思是 用右边变量a的值替代%d的位置进行输出，并且以十进制格式输出 。说白了，格式符是用来控制输出格式的。
程序在终端上的运行结果是：
可以发现，输出了"变量a的值为29"，0x1D的十进制数值确实是29，说明这个输出是正确的。但是这个29跟后面的英文连在一起了，非常难看，这时候我们可以在%d的后面加一个\n表示回车换行。
1 #include <stdio.h>
2
3 int main()
4 {
5 int a = 0x1D ;
6
7 printf( " 变量a的值为%d\n " , a);
8
9 return 0 ;
10 }
注意第5行的改变：在%d的后面加了个\n，表示将变量a以十进制格式输出后进行回车换行。
这时候的运行结果是：
这样就可以明显地看到这个29了
2.printf支持的格式符
除开%d，printf还支持很多格式符，如下表所示(红色表示常用)，这份表格的内容不用去死记，用到时再回来查资料即可
接下来简单演示一下%x的使用，它的功能是以十六进制形式输出整数
1 #include <stdio.h>
2
3 int main()
4 {
5 int a = 17 ;
6
7 printf( " %x\n " , a);
8
9 return 0 ;
10 }
在第5行定义了变量a，存储的是十进制整数17，在第7行让变量a以十六进制形式输出，运行结果是：
可以发现，十进制整数17以十六进制形式输出就是11，这是正确的。
3.printf可以同时输出多个数值
看下面代码，利用printf同时输出多个数值
1 #include <stdio.h>
2
3 int main()
4 {
5 int age = 17 ;
6
7 int no = 10 ;
8
9 printf( " age = %d, no = %d\n " , age, no);
10
11 return 0 ;
12 }
注意看第9行，左边的双引号内有2个%d，age的值会代替第一个%d进行输出，no的值会代替第二个%d进行输出，并且都是以十进制形式输出。输出结果：
4.printf也可以输出常量
1 #include <stdio.h>
2
3 int main()
4 {
5
6 printf( " 输出的常量为%d\n " , 11 );
7
8 return 0 ;
9 }
注意第6行，右边的是一个整型常量11，它会代替%d的位置进行输出。输出结果：
用了半天，似乎还是没有说到printf究竟是个什么东西，这个会放到后面详细讨论，它还有其他复杂用法。
分类: 零基础学习iOS开发
标签: ios , iphoe应用开发 , ipad应用开发 , objective-c
作者： Leo_wl
出处： http://www.cnblogs.com/Leo_wl/
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