基础－程序与内存（四）
为什么又是内存？
字节／Byte
字节是计算机程序可以处理的最小内存单位。
如果用上一节的内存图来表示，那么“字节”就是图中的一个格子：
（一个格子是一个字节）
如何理解“可以处理的最小内存单位”呢？可以从两个方面理解：
1、是计算机最小的寻址单位。
听起来好像更术语化了。说白点就可以编上号的最小内存大小。如上图，1310592,这个内存地址，就是对应着一个字节。如果我们让1310592加一个字节，变成1310593,那么就变成下一个字节（图中下一个格子）的地址。
2、当我们需要往内存里存数据时，最小最小，我们也要存一个字节的内容。（你说你要存的数据比一个字节还要小？没办法，请你凑足一个字节再存吧。本寄存处不接受小于一个字节的内容）。
有没有比一个字节还要少的数据内容？有。一个字节可以分为8个“位/bit”。每一“位”的值非0即1。假设一开始往存了一个字节，每一位都是1,后面你想把其中第1位改成0。可以直接改一个“位”的内容吗？不行。因为计算机可以处理的最小内存单位，就是一个字节。后面我们还会谈到解决办法。
有没有比一字节还要少的数据内容？有。一个字节可以分成8个“位/bit”。每一“位”的值非0即1。如何理解一个字节有8个位的事实？
我们说过，在计算机中的数据采用的是2进制，即“非0即1”。而计算机，全称是“电子计算机”。说明它是用“电”作载体以表示0和1。最直观的，莫过于有电表示1,没电表示0。一个字节的内存，可以把它“想像”为这样一个电路图：
（“位”示意图）
现在图中所有开关都是“打开”状态，没有通电，所以表示的数据内容为8个0：00000000。 这就是一个字节，也就是8个位。我们都学过小学算术，所以可以断定8个0的值，也是0。嗯。为了体现出我是IT专业人士，从今天起，有人找我登记财产时，我一定要连续画上8个0。若是有好事者问我何故，我只能对他耸耸肩：“因为我所能处理的最小单位，就是一个字节。”
（8位全是1的字节）
现在图中的所有开关都是“闭合”状态，全通上电了，所以表示的数据内容为8个1：11111111。这当然也是一个字节。我们都学过小学算术，懂得11111111应该读成：“一千一百一十一万一千一百一十一”。不过，这回小学算术在这里失灵了。计算机采用二进制表达数据，所以“11111111”最大也就只能表示“二百五十五”,即十进制中的255。
数据大小
整数是几个字节？
上一节中，我们讲到这样一行语句“int i; ”内存效果是分配了“4个格子”的内存空间：
（一个int型的数据，占用4字节）
4个“格子”就是4个字节。因此，一个int类型的数据（整数），占用的是4个字节。也就是32个“位”。听说过电脑以前是16位的，后来变成32位的，最近64位的电脑出有人在用了。当我们用16位的电脑时，一个整数是2字节；当我们用32位的电脑时（现在的主流），一个整数是4字节；以后我们用上了64位电脑了，那么一个整数将扩展成8字节。
当然，一个电脑是“几位”的，是由这台电脑中，内存地址用几位数来决定。后面我谈到指针数据时，会提到。通常的，指针数据的位数，和整型数据（int)的位数，在默认情况下，是一致的。 |
要讨论“数据大小”，首先要确定用来衡量大小的单位，你可能猜到了，正是“字节”。
在C＋＋中，提供专门的操作: sizeof，来测试一个数据的大小——专业一点，“一个数据的字节数”。sizeof可以对一个“数据”操作，也可以对一个“类型”操作。如果前者，那就是说“这个数据占用几个字节？”；如果是后者，则是说“这个类型的数据，会占用几个字节？”,为了图方便，我们也经常地，不那么准确地简说为“某某类型的大小是……”。
下面是一段示例代码：
int i;
std::cout << "i的大小是: " << sizeof(i) << std::endl;
std::cout << "int 类型的数据大小是： " << sizeof(int) << std::endl;
std::system("pause"); |
如前所述，sizeof(i)和sizeof(int)结果一样：4。因为i是一个ini类型的数据，对它操作sizeof(),等同于对int操作sizeof。
字符是几个字节？
C＋＋语言中，除了有整型数据以外，还有另外的基本数据类型。比如一个“char/字符”，也许你曾经学过Java语言，那么我要特意提醒你一下char字符在C＋＋中仅占用一个字节。
在Java语言，char类型的数据的大小是2个字节，这样可以较好地支持类似中文这样的字符，但在C／C＋＋中，它是1个字节。存的问题就是，一个汉字，往往需要用2个字符(char)去表示。当然，C＋＋也提供了专门的数据类型用于解决此类问题。 |
我们把显示char类型数据大小的代码，也加入到代码中：
int i;
std::cout << "i的大小是: " << sizeof(i) << std::endl;
std::cout << "int 类型的数据大小是： " << sizeof(int) << std::endl;
char c;
std::cout << "c的大小是：" << sizeof(c) << std::endl;
std::cout << "C++中，char 类型的数据大小是： " << sizeof(char) << std::endl;
std::system("pause"); |
地址是几个字节？
事情到这里似乎就完结了。不过，上一节课中，我们讲到堆数据时，提到这样的数据类型：
int * p;
int * p 和 int i 有什么区别？有些忘了？回头复习一下本章前面的，特别是上一节的课程吧。
小学算术课曾经有过这样的题目：两位数中最大的数是什么？答案是99（没错吧？）；如果是三位数，那就是999。显然，位数越多，能表达的数就越多。在计算机的发展过程中，“内存地址是几位的？”这是一个重要的指标。行外人经常想：“内存大小是钞票的问题”，我有钱，我上电子城买内存条，一次买足20条，回家打开电脑机箱我就往主板上插插插，“咦？奇怪，居然只有两个地方可以插内存条？”。
为什么电脑可以配置的内存是有上限的呢？原因可以从内存说起。内存需要有地址，地址其实就是一种编号。就像你家的编号是601,我家的编号是602一个意思。在现实生活中，门牌号可以认为是不要钱的，可以一直编下去，但在计算机的世界中，编号最终也是要采用类似“电路开关”一样的电子设备来存储，比如要表达一个32位的地址，就必须有类似下图的电路：
(32bit)
看着有些眼花？打开机箱，看看接在硬盘上有一排线，它的样子抽象一下，就是上面这张图，细数一下，会发现那条排线上至少有32排。假设回退15年，可能就是只有16排线了。
实际上更根源的原因可能在于CPU——计算机的大脑。当Inter或AMD还只能生产按32位的数据大小去“计算”的CPU时，那么，内存厂商也只能去生产地址编号最大为32位的内存。 |
当用于表示内存地址的32位开关，全都闭上时，就表示到达了内存地址的最大值，这时候就算我们再给它哪位只是一个字节的内存，电脑也说摇摇头说：“对不起，你来迟了，我们的‘号’发完了”。
为了缓解内存，及内存地址都很有限的这一限制，建立在硬件上的操作系统，都会采用一些相对迂回的办法。这不在我们的讨论范围了。
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言归正传，还是来看一看一个“int *”类型的数据占用几个字节吧？请看代码：
int * p;
std::cout << "p的大小是: " << sizeof(p) << std::endl;
std::cout << "int * 的大小是：" << sizeof(int *) << std::endl;
std::system("pause"); |
运行结果表明，“ini *”类型的数据的大小是4字节。和一个int果然是一样的。现在我们来看一个char* 类型的数据要占用多少个字节：
int * p;
std::cout << "p的大小是: " << sizeof(p) << std::endl;
std::cout << "int * 的大小是：" << sizeof(int *) << std::endl;
char * pc;
std::cout << "pc的大小是: " << sizeof(pc) << std::endl;
std::cout << "char * 的大小是：" << sizeof(char *) << std::endl;
std::system("pause"); |
int 的大小是4字节，int * 的大小也是4字节；
char 的大小是1字节，char * 的大小是？？？
如果你能回答说char *的大小是4字节，嗯！我要真心夸你一句“很强很聪明”！如果你回答是1个字节，不要紧，刚刚开始学吧，曾经我也和你一样很弱很菜鸟。只要是带星的数据，它们都是用来“存储另一块内存的地址”，而一个地址的大小在32位机器，总是4个字节。
我们比较一下“int * p = new int；” 和 “char * pc = new char；”在内存上的相同与不同：
int * 与 char * 的区别
int * p = new int;
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char * pc = new char;
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(在32位机上，指针的大小，总是4字节)
这回真是一个“找碴”游戏了。但千万不要像玩游戏那样心情轻松。一定请仔细看明白其中的异同。
说过“堆”数据通常需要一个特殊的栈变量。在例中，这个栈变量分别是“p”和“pc”。它们的大小，都是4字节。因为要它们所要存的数据“846709772”（这是个10进制数），是一个32位的（二进制）的地址。这是二者的“同”。而实际的堆数据：一个是int类型，另一个是char类型，虽然它们都被存放在堆内存中（要不怎么可以叫做“堆数据”）；但前者占用的是4字节，后者则只有一个字节。这是它们的“异”。
作业：
1、新建一个控制台工程，然后将本节中的代码，全部合入main函数中。最终输出应为：
2、C＋＋中，除有int或char以外，还有其它基础数据类型如：long、bool、double、float等。请继续编写代码，输出以上类型的字节数。
3、不要偷看课程，请画出“int* p = new int;”与 “char* pc = new char;”的图，然后假设你对面前有另一位同学，请试图如何用你自己的语言来向他讲解为什么char*和int*的数据大小是一样的。
4、复习第四章全部课程。 |
