【C语言】内存模型

    太极生两仪，两仪生四象，四象生八卦，八卦衍万物。

    计算机世界中的一切都是由内存表示，所有的编程归根到底不过是对内存的读写，了解了内存模型，C语言也就手到擒来了。

    所谓内存，并不复杂，就是一个很大很大的空间而已，可以存放计算机世界的任何东西。

存钱与取钱的故事

    假如银行里一个保险柜只能放256块钱（不要问为什么只能放这么少，因为放的是金砖），那么两个保险柜就能放512块钱，四个保险柜就能放1024块钱......

    此外，银行里有很多个保险柜（大概42亿个），为了管理，银行肯定需要给每个保险柜编号的，并且管理员有个特殊的爱好——编号从0开始，那么保险柜的编号就是0，1，2，3，4，......，42亿-1。

    好了，现在该到你存钱和取钱的时候了。

   你不能直接将钱放到银行的保险柜里，你只能把钱交给银行的工作人员，然后由工作人员把钱放到保险柜里；你也不能直接将钱从保险柜里取出来，而是由银行的工作人员取出来，然后再把钱交给你。

 存钱与取钱与内存的故事

    保险柜就是计算机的内存，银行的管理员/工作人员就是计算机，你就是你，你与银行工作人员交流用的是汉语，而与计算机交流用的是C语言（或其他编程语言）。

    一个保险柜最多能装256块钱，一个字节最大能表示256个数；两个保险柜最多能装512块钱，两个字节最大能表示65536个数；四个保险柜最多能装1024块钱，四个字节最大能表示4,294,967,296个数。

    为什么它们的增量不同呢？因为前者表示的是装得下多少个，后者表示的是能表示多少个，你把前者换成能装下多少种水果，它们的增量就差不多了。

    还有一个点，那就是编号，内存的编号称为地址。内存和保险柜完全一样，从0开始编号，一直到最大内存减1，每个字节占用一个编号。也就是说字节是最小的可寻址单位（寻址就是寻找内存单元，要读写内存单位就需要给出内存单元的地址）。

计算机世界的事物

    计算机世界的任何事物都是由内存表示的，区别仅是根据事物的大小占用不同大小的内存而已。

    比如，阴与阳，最小只需要用一个比特（bit）就可以表示。一个比特通常等于1/8字节，比特是最小的数据单位，相当于现实世界中的最小粒子，计算机世界的所有事物都是由一个个比特构成的。

    又如，一棵树，树有很多属性（特征），那些不重要的属性就可以不管了，就像物理学中抽象出的质点一样。如果你关心树的名称，高度和重量，那么名称就可以用100个字节表示，每两个字节表示一个汉字，最多可以表示50个汉字，这足够了。高度和重量都是实数，那么用4个字节来表示，计算机中的实数也是有范围了。至此，需要108个字节来表示这棵树。

计算机世界到现实世界

    计算机世界的事物最终是要反馈给人的，要么以图像的形式让人能看到，要么以声音的形式让人能听到，那么这是怎么转换的呢？

    事物最终存储在内存中，内存中的数据最终都是以二进制的形式存储的（一个个的比特的形式），既然都是一样的，为什么有些被认为是图片，有些被认为是音频呢？这个问题的答案很简单，事物是人定义的，只要根据同样的定义把数据读取出来就能得出想要的事物了。

    比如，一个图像，当你把它保存为jpg格式的文件的时候，那个文件中必然有一段数据能唯一地标识出这个文件的类型。

    有趣的是，同样的一段数据，你把它理解为什么事物都是可以的。比如，上面所说的那个图片文件，你同样可以用记事本来打开它，记事本中出现的文本就是它的数据的文本的形式，不过大概率是外星文（乱码）。

 总结

    在计算机世界中，所有事物最终都是以同样的形式表示的，理解了这点，你就可以随心所欲的发挥，创造出任何你想要创造的，成为那个世界的神！