C语言整数类型(含取值范围和长度)
C语言支持 5 种带符号的整数类型。其中大多数整数类型具有多个同义词,见表1。
对于表1列出来的 5 种带符号整数类型,它们每个都有对应的无符号类型。与带符号类型相比,对应的无符号类型内存大小相同,对齐方式(alignment)也相同。换句话说,如果编译器将 signed int 对象对齐到偶数地址上,则 unsigned int 对象也对齐到偶数地址。表2列出了无符号类型。
C99 引入了无符号整数类型 _Bool 用来表示布尔值。布尔值真(true)被定义为 1,假(false)被定义为成 0。如果程序中包含 stdbool.h 头文件,也可以使用标识符 bool、true 以及 false,这是 C++ 程序员相当熟悉的三个关键字。宏 bool 是 _Bool 类型的同义字,但 true 和 false 是符号常量,它们的值分别为 1 和 0。
char 类型也是一个标准的整数类型。但是,仅有一个单词的类型名称 char,既可以是 signed char 的同义词,又可以是 unsigned char 的同义词,这由编译器决定。因为这是由所采用的实现版本自行选择的,所以严格地说,char、signed char和unsigned char 是三种不同的数据类型。
如果程序会用到的 char 值包括小于 0 或大于 127 的情况,则应该使用 signed char 或者 unsigned char,而不是 char。
可以对字符变量做算术操作。由程序自身决定是否将 char 变量的值解释为字符码或其他东西。例如,下面的小程序将属于 char 类型的 ch 变量,既看成一个整数又看成一个字符,不过是在不同时刻:
对于其他标准类型,C语言只定义了其最小的存储空间:
此外,虽然整数类型实际所占用的空间可能大于它们的最小空间,但是不同类型的空间大小一定遵循以下次序:
表3列出了标准整数类型的存储空间大小和值范围。
在下面的示例中,如果系统运行平台是32位,则int类型的iIndex和iLimit变量分别占用4个字节:
可以在头文件 limits.h 中找到所采用编译器中整数类型的取值范围,它们定义为宏,例如宏 INT_MIN、INT_MAX 和 UINT_MAX 等。下面的程序使用这些宏来显示 char 和 int 类型的最小值和最大值。
例1:char和int类型的取值范围
类型 ptrdiff_t、size_t 和 wchar_t 定义在头文件 stddef.h 中(以及其他头文件中);类型 char16_t 和 char32_t 定义在头文件 uchar.h 中。为了特殊需要,指定位长度的整数类型(带符号和无符号变量)定义在头文件 stdint.h 中。
此外,头文件 stdint.h 也为标准库中的所有整数类型可显示的最大值与最小值定义了宏。例如,SIZE_MAX 等于可以在 size_t 类型变量中存储的最大值。
类型 | 同义词 |
---|---|
signed char | |
int | signed, signed int |
short | short int, signed short, signed short int |
long | long int, signed long, signed long int |
long long (C99) | long long int, signed long long,signed long long int |
对于表1列出来的 5 种带符号整数类型,它们每个都有对应的无符号类型。与带符号类型相比,对应的无符号类型内存大小相同,对齐方式(alignment)也相同。换句话说,如果编译器将 signed int 对象对齐到偶数地址上,则 unsigned int 对象也对齐到偶数地址。表2列出了无符号类型。
类型 | 同义词 |
---|---|
_Bool | bool(在 stdbool.h 头文件中定义) |
unsigned char | |
unsigned int | unsigned |
unsigned short | unsigned short int |
unsigned long | unsigned long int |
unsigned long long | unsigned long long int |
C99 引入了无符号整数类型 _Bool 用来表示布尔值。布尔值真(true)被定义为 1,假(false)被定义为成 0。如果程序中包含 stdbool.h 头文件,也可以使用标识符 bool、true 以及 false,这是 C++ 程序员相当熟悉的三个关键字。宏 bool 是 _Bool 类型的同义字,但 true 和 false 是符号常量,它们的值分别为 1 和 0。
char 类型也是一个标准的整数类型。但是,仅有一个单词的类型名称 char,既可以是 signed char 的同义词,又可以是 unsigned char 的同义词,这由编译器决定。因为这是由所采用的实现版本自行选择的,所以严格地说,char、signed char和unsigned char 是三种不同的数据类型。
如果程序会用到的 char 值包括小于 0 或大于 127 的情况,则应该使用 signed char 或者 unsigned char,而不是 char。
可以对字符变量做算术操作。由程序自身决定是否将 char 变量的值解释为字符码或其他东西。例如,下面的小程序将属于 char 类型的 ch 变量,既看成一个整数又看成一个字符,不过是在不同时刻:
char ch= 'A'; // 数据类型为char的变量 printf("The character %c has the character code %d.\n", ch, ch); for ( ; ch <= 'Z' ; ++ch ) printf("%2c", ch);在 printf() 语句中,ch 先被视为一个字符以获得显示,然后被视为该字符的整数编码。同样,for 循环在执行 ++ch 的时候将 ch 视为整数,在执行 printf() 的时候,将 ch 视为字符。在使用 7 位 ASCII 码或者扩展 ASCII 码的系统中,上述程序代码将输出以下内容:
The character A has the character code 65.
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
各种类型的长度和取值范围
char 类型的值占用一个字节(换句话说,sizeof(char)总是等于1),并且 1 个字节至少是 8 位长。基本字符集中的每个字符都可以作为一个正整数值以 char 对象表示。对于其他标准类型,C语言只定义了其最小的存储空间:
- short 类型至少占用 2 个字节;
- long 类型至少占用 4 个字节;
- 而 long long 类型至少占用 8 个字节。
此外,虽然整数类型实际所占用的空间可能大于它们的最小空间,但是不同类型的空间大小一定遵循以下次序:
sizeof(short) ≤ sizeof(int) ≤ sizeof(long) ≤ sizeof(long long)
int 类型是最适应计算机系统架构的整数类型,它具有和 CPU 寄存器相对应的空间大小和位格式。表3列出了标准整数类型的存储空间大小和值范围。
类型 | 存储空间大小 | 最小值 | 最大值 |
---|---|---|---|
char | (与 signed char 或 unsigned char 相同) | ||
unsigned char | 1个字节 | 0 | 255 |
signed char | 1个字节 | -128 | 127 |
int | 2个或4个字节 | -32 768 或 -2 147 483 648 | 32767 或 2 147 483 647 |
unsigned int | 2个或4个字节 | 0 | 65 535 或 4 294 967 295 |
short | 2个字节 | -32 768 | 32 767 |
unsigned short | 2个字节 | 0 | 65 535 |
long | 4个字节 | -2 147 483 648 | 2 147 483 647 |
unsigned long | 4个字节 | 0 | 4 294 967 295 |
long long (C99) | 8个字节 | -9 223 372 036 854 775 808 | 9 223 372 036 854 775 807 |
Unsigned long long (C99) | 8个字节 | 0 | 18 446 744 073 709 551 615 |
在下面的示例中,如果系统运行平台是32位,则int类型的iIndex和iLimit变量分别占用4个字节:
int iIndex, // 定义两个int变量 iLimit= 1000; // 初始化第二个利用 sizeof 运算符,可以获取一个数据类型或变量的空间大小。表达式 sizeof(type)输出指定类型的大小;sizeof expression 输出指定表达式类型的大小。输出结果是类型为 size_t 的一组字节。如果操作数是一个表达式,则输出结果是该表达式的类型。
size_t 类型作为一个无符号整数类型(如 unsigned long)定义在头文件 stddef.h、stdio.h,以及其他头文件中。在上述示例中,sizeof(int) 的值会和 sizeof(iIndex)一样(都是4)。sizeof(iIndex) 的圆括号可以去掉,因为 iIndex 是一个表达式,不是一个类型。
可以在头文件 limits.h 中找到所采用编译器中整数类型的取值范围,它们定义为宏,例如宏 INT_MIN、INT_MAX 和 UINT_MAX 等。下面的程序使用这些宏来显示 char 和 int 类型的最小值和最大值。
例1:char和int类型的取值范围
#include <rstdio.h> #include <limits.h> // 该文件包含了CHAR_MIN、INT_MIN等宏 int main() { printf("Storage sizes and value ranges of the types char and int\n\n"); printf("The type char is %s.\n\n", CHAR_MIN<0? "signed":"unsigned"); printf(" Type Size (in bytes) Minimum Maximum\n" "--------------------------------------------------\n"); printf("char %8zu %20d %15d\n", sizeof(char), CHAR_MIN, CHAR_MAX ); printf("int %8zu %20d %15d\n", sizeof(int), INT_MIN, INT_MAX ); return 0; }
在标准头文件中定义的整数类型
标准库的头文件针对特定用途定义了很多整数类型,例如用来显示宽字符的 wchar_t 类型。这些类型是 typedef 名称,它们是标准整数类型的同义词。类型 ptrdiff_t、size_t 和 wchar_t 定义在头文件 stddef.h 中(以及其他头文件中);类型 char16_t 和 char32_t 定义在头文件 uchar.h 中。为了特殊需要,指定位长度的整数类型(带符号和无符号变量)定义在头文件 stdint.h 中。
此外,头文件 stdint.h 也为标准库中的所有整数类型可显示的最大值与最小值定义了宏。例如,SIZE_MAX 等于可以在 size_t 类型变量中存储的最大值。
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