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类型的表示（一）

一、概述

除位字段（bit-fields）外，对象由一个或者多个连续字节组成；字节的数量、顺序和编码要么明确指定，要么由实现定义。

int number = -2;
size_t size = sizeof(int);
unsigned char arr[size];

memcpy(arr, &number, sizeof(int));
for(size_t i=0; i<size; i++)
  printf("%#X ", arr[size-1-i]);   //输出0XFF 0XFF 0XFF 0XFE。

number的32位表示形式为FFFFFFFE（十六进制）。

无符号位字段和unsigned char类型对象的值应使用纯二进制表示法（pure binary notation）表示。

纯二进制表示法是一种使用二进制数0和1的整数位置表示法，其中连续位表示的值是加法，从1开始，并乘上连续的2的整数幂，但最高位可能除外。一个字节包含CHAR_BIT个位，unsigned char类型的值范围从0到2CHAR_BIT-1。unsigned char类型的对象表示中每个位都参与值表示，没有填充位（padding bits），因此不存在非值表示（non-value representation）。

任何其它类型的非位字段对象值由n×CHAR_BIT个位组成，其中n是对象大小（单位：字节）。该值可以使用memcpy函数复制到unsigned char [n]类型的对象中，结果字节集称为该值的对象表示（the object representation of the value）。如果位字段的值由m个位组成，其中m是位字段的大小；位字段的对象表示是位字段在可寻址存储单元中的m个位的集合。具有相同对象表示的两个值（NaNs除外）相等；但相等的值可能具有不同的对象表示。

int number = 1;
float data = 1.0f;
size_t sizeInt = sizeof(int);
size_t sizeFloat = sizeof(float);
unsigned char arrInt[sizeInt];
unsigned char arrFloat[sizeFloat];

memcpy(arrInt, &number, sizeInt);
memcpy(arrFloat, &data, sizeFloat);

for(size_t i=0; i<sizeInt; i++)
    printf("%#X ", arrInt[sizeInt-1-i]);        //输出0 0 0 0X1。

puts("");

for(size_t i=0; i<sizeFloat; i++)
    printf("%#X ", arrFloat[sizeFloat-1-i]);    //输出0X3F 0X80 0 0。

int类型的number和float类型的data值是相等的；但对象表示却是不同的，分别为00000001、3F800000（十六进制）。

某些对象表示不表示对象类型的值；如果对象值具有这样的表示形式，由非字符类型的左值表达式读取时，其行为是未定义的。如果这种对象表示是由副作用生成的，该副作用通过非字符类型的左值表达式修改对象的全部或者部分，其行为是未定义的。这种对象表示称为非值表示（non-value representation）（注：ISO/IEC 9899:2024标准前这种对象表示称为陷阱表示（trap representation））。

bool a;
const char b = 'b';

memcpy(&a, &b, sizeof(bool));
printf("%#X\n", a);      //a的表示形式是非值表示，这里将输出0X62。

自动变量可以初始化为非值表示，且不会导致未定义行为；但在存储正确值之前，不能使用变量值。

结构和联合（包括成员）中填充字节的值都是未指定的；结构和联合赋值时可能无法复制任何填充位。结构和联合的对象表示永远不会是非值表示，即使其成员对应的字节范围可能是该成员自身的非值表示。

struct s{
    bool b;
    int i;
};
...
struct s ss1, ss2;

//ss1所有位为1。
//ss1.b对象表示是非值表示。
memset(&ss1, 0xFF, sizeof(ss1));

//可以复制，对象表示有效。
//ss2.b对象表示是非值表示。
memcpy(&ss2, &ss1, sizeof(ss2));

对于联合成员，对象表示中与当前成员不对应，但与其它成员对应的字节值是未指定的。

union u{
    unsigned char ch;
    int i;
};
...
union u data = {.i=321};
data.ch = 'a';

size_t size = sizeof(union u);
unsigned char arr[size];

memcpy(arr, &data, size);
for(size_t i=0; i<size; i++)
    printf("%#X ", arr[i]); //输出0X61 0X1 0 0。

联合对象data占4个字节，对象表示为61010000（十六进制），成员data.ch占1个字节，其它3个字节都不是和成员data.ch对应的，因此其值是未指定的。

具有多种对象表示的值用作运算符的操作数时，无论使用哪种对象表示都不应该影响结果值。对于某种类型，如果一个值具有多种对象表示，当该值存储到该类型对象时，ISO/IEC 9899:2024标准未指定使用哪种对象表示；但无论使用哪种对象表示，都不应该生成非值表示。

具有相同有效类型T的对象x和y，作为T类型的对象访问时可能具有相同值；但在其它上下文中可能具有不同值。

unsigned char ch = 100;
unsigned int i = 356;

/*作为unsigned char类型。*/
printf("%c\n", ch);   //输出d。
printf("%c\n", i);    //输出d。

/*作为十进制unsigned int类型。*/
printf("%u\n", ch);   //输出100。
printf("%u\n", i);    //输出356。

对于某类型T，如果定义了==，即使x==y，也不意味memcmp(&x,&y,sizeof(T)) == 0；x==y并不一定意味x和y具有相同值；对于类型T的值，其它操作可以区分x和y。

float f1 = +0.0f;
float f2 = -0.0f;

if(f1 == f2)
  puts("The two values are equal.");
else
  puts("The two values are not equal.");

if(memcmp(&f1, &f2, sizeof(float)) == 0)
  puts("The two object representations are the same.");
else
  puts("The two object representations are different.");

将输出：

The two values are equal.

The two object representations are different.

原子类型对象的加载和存储采用顺序一致性（memory_order_seq_cst）语义。