【C语言】学习笔记第7章基本类型 7.1 整数类型

迷南。 2024-03-22 09:15 67阅读 0赞

### 【C语言】学习笔记 ###

#### 文章目录 ####

*   *  【C语言】学习笔记
     *   *  第7章 基本类型
         *   *  7.1 整数类型
             *   *  7.1.1 C99中的整数类型
                 *  7.1.2 整型常量
                 *  7.1.3 C99中的整型常量
                 *  7.1.4 整数溢出
                 *  7.1.5 读/写整数

#### 第7章 基本类型 ####

![在这里插入图片描述][9b1a5412d0d54afe8beae8dc6abb4566.png_pic_center]

计算机处理的是数而不是符号。我们用对行为的算术化程度 来衡量我们的理解力（和控制力）。

##### 7.1 整数类型 #####

C 语言支持两种根本不同的数值类型：整数类型（也称整型）和浮点类型（也称浮点型）。 整数类型的值是整数，而浮点类型的值则可能还有小数部分。

整数类型又分为两类：**有符号整 数和无符号整数。**

> 【补充】有符号整 数和无符号整数
> 
>  *  有符号整数如果为正数或零，那么最左边的位（符号位）为 0；如果是负数，则符号位为 1。
>     
>     因此，最大的 16 位整数的二进制表示是 0111111111111111，对应的数值是 32 767（即  2 15 2^\{15\} 215 \- 1）。 最大的 32 位整数的二进制表示是 01111111111111111111111111111111，对应的数值是 2 147 483 647（即  2 31 2^\{31\} 231 \- 1）。
>  *  不带符号位（最左边的位是数值的一部分）的整数称为无符号整数。
>     
>     所以最大的 16 位无符号整数是 65 535（即  2 16 2^\{16\} 216 \- 1），而最大的 32 位无符号整数是 4 294 967 295 （即  2 32 2^\{32\} 232 \- 1）
> 
> **默认情况下，C 语言中的整型变量都是有符号的**，也就是说最左位保留为符号位。若要告诉 编译器变量没有符号位，需要把它声明成 unsigned 类型。无符号整数主要用于系统编程和底层 与机器相关的应用。

C 语言的整数类型有不同的大小。int 类型通常为 32 位，但在老的 CPU 上可能是 16 位。

*  有些程序所需的数很大，无法以 int 类型存储，所以 C 语言还提供了**长整型**。
 *  某些时候，为了 节省空间，我们会指示编译器以比正常存储小的空间来存储一些数，这样的数称为**短整型。**

实际 上有下列 6 种组合可以产生不同的类型：

short int
    unsigned short int
    int 
    unsigned int
    long int
    unsigned long int

其他组合都是上述某种类型的同义词。（例如，除非额外说明，否则所有整数都是有符号的。 因此，`long signed int` 和 `long int` 是一样的类型。）另外，说明符的顺序没什么影响，所 以 `unsigned short int` 和 `short unsigned int` 是一样的。

C 语言允许通过**省略单词 int** 来缩写整数类型的名字。例如，unsigned short int 可以 缩写为 unsigned short，而 long int 可以缩写为 long。C 程序员经常会省略 int。

6 种整数类型的每一种所表示的取值范围都会**根据机器的不同而不同**，但是有两条所有编 译器都必须遵守的**原则**。

1.  C 标准要求 short int、int 和 long int 中的每一种类型都 要覆盖一个确定的最小取值范围
2.  其次，标准要求 int 类型不能比 short int 类型短，long int 类型不能比 int 类型短。【但是有可能一样】

下表说明了在 16 位机上整数类型通常的取值范围：

![在这里插入图片描述][b43ad9e87c304ae39865d70df587b3d2.png_pic_center]

下表说明了 32 位机上整数类型通常的取值范围：

![在这里插入图片描述][714c6b13c3cc40cb805babab7edb7a40.png_pic_center]

下表给出了 64 位机上（尤其是在 UNIX 系统下）整 数类型常见的取值范围。

![在这里插入图片描述][2d75528233cf4217a62a8a07e236720d.png_pic_center]

> 这三个表的范围不是C标准强制的！！！
> 
> 它们会随着编译器的不同而不同，但是两条所有编译器必须遵守的原则是定好的。

对于特定的实现，确定整数类型范围的一种方法是检查`<limits.h>`头(后面说)。该头是标准库的一部分，其中定义了表示每种整数类型的最大值和最小值的宏。

###### 7.1.1 C99中的整数类型 ######

C99 提供了两个额外的标准整数类型：`long long int` 和 `unsigned long long int`。

*  为了满足日益增长的对超大型整数的需求
 *  为了适应 支持 64 位运算的新处理器的能力

这两个 long long 类型要求**至少 64 位宽**，所以 `long long int` 类型值的范围通常为  − 2 63 （ − 9223372036854775808 ） -2^\{63\}（-9 223 372 036 854 775 808） −263（−9223372036854775808） ~  2 63 − 1 （ 9223372036854775807 ） 2^\{63\} - 1（9 223 372 036 854 775 807） 263−1（9223372036854775807）， 而 unsigned long long int 类型值的范围通常为 0~ 2 64 − 1 （ 18446744073709551615 ） 2^\{64\} - 1（18 446 744 073 709 551 615） 264−1（18446744073709551615）。

*  C99 中把 `short int`、`int`、`long int` 和 `long long int` 类型［以及 `signed char` 类型 ］称为标准有符号整型，
 *  把 `unsigned short int`、`unsigned int`、`unsigned long int` 和 `unsigned long long int` 类型［以及 `unsigned char` 类型和`_Bool` 类型 ］称为标准无符号整型。

除了标准的整数类型以外，C99 标准还允许在具体实现时定义扩展的整数类型（包括有符 号的和无符号的）。例如，**编译器可以提供有符号和无符号的 128 位整数类型。**

###### 7.1.2 整型常量 ######

常量——在程序中以文本形式出现的数。

C 语言允许用十进制（基数为 10）、八进制（基数为 8）和十六进制（基数为 16）形式书写整 型常量。

*  十进制常量包含 0~9 中的数字，但是一定不能以零开头：
    
    `15 255 32767`
 *  八进制常量只包含 0~7 中的数字，而且必须要以零开头：
    
    `017 0377 077777`
 *  十六进制常量包含 0~9 中的数字和 a~f 中的字母，而且总是以 0x 开头：
    
    `0xf 0xff 0x7fff`
    
    十六进制常量中的字母既可以是大写字母也可以是小写字母：
    
    `0xff 0xfF 0xFf 0xFF 0Xff 0XfF 0XFf 0XFF`

记住八进制和十六进制只是书写数的方式，它们不会对数的实际存储方式产生影响。（整 数都是以二进制形式存储的，跟表示方式无关。）

十进制整型常量的类型通常为 int，但如果常量的值大得无法存储在 int型中，那就用 long int 类型。如果出现 long int 不够用的罕见情况，编译器会用 unsigned long int 做最后的 尝试。确定八进制和十六进制常量的规则略有不同：编译器会依次尝试 int、unsigned int、 long int 和 unsigned long int 类型，直至找到能表示该常量的类型。

要强制编译器把常量作为长整数来处理，只需在后边加上一个字母 L（或 l）：

`15L 0377L 0x7fffL`

要指明是无符号常量，可以在常量后边加上字母 U（或 u）

`15U 0377U 0x7fffU`

L 和 U 可以结合使用，以表明常量既是长整型又是无符号的：`0xffffffffUL`。（字母 L、U 的顺序和大小写无所谓。

> 当然以上都是C99 标准之前的写法

###### 7.1.3 C99中的整型常量 ######

在 C99中，以 LL 或 ll（两个字母大小写要一致）结尾的整型常量是 `long long int` 型的。 如果在 LL 或 ll 的前面或后面增加字母 U（或 u），则该整型常量为 `unsigned long long int` 型。

C99 确定整型常量类型的规则与 C89 有些不同。

*  对于没有后缀（U、u、L、l、LL、ll）的 十进制常量，其类型是 int、long int 或 long long int 中能表示该值的“最小”类型。
 *  对 于八进制或者十六进制常量，可能的类型顺序为 int、unsigned int、long int、unsigned long int、long long int 和 unsigned long long int。常量后面的任何后缀都会改变可能类型 的列表。例如，以 U（或 u）结尾的常量类型一定是 unsigned int、unsigned long int 和 unsigned long long int 中的一种，以 L（或 l）结尾的十进制常量类型一定是 long int 或 long long int 中的一种。
 *  如果常量的数值过大，以至于不能用标准的整数类型表示，则可 以使用扩展的整数类型。

###### 7.1.4 整数溢出 ######

对整数执行算术运算时，其结果有可能因为太大而无法表示。例如，对两个 int 值进行算术 运算时，结果必须仍然能用 int 类型来表示；否则（**表示结果所需的数位太多**）就会发生**溢出**。

整数溢出时的行为要根据操作数是有符号型还是无符号型来确定：

*  有符号整数运算中发生 溢出时，程序的行为是未定义的。
 *  无符号整数运算过程中发生溢出时，结果是有定义的：正确答案对  2 n 2^n 2n取模，其中 n 是用于 存储结果的位数。例如，如果对无符号的 16 位数 65 535 加 1，其结果可以保证为 0。

###### 7.1.5 读/写整数 ######

`%d` 只适用于 int 类型。

读写无符号整数、短整数和长整数需要一些新的转换指定符。

*  读写无符号整数时，使用字母 u、o 或 x 代替转换说明中的 d。如果使用 u 说明符， 该数将按十进制读写，o 表示八进制，x 表示十六进制。
    
        unsigned int u; 
        scanf("%u", &u); /* reads u in base 10 */ 
        printf("%u", u); /* writes u in base 10 */ 
        scanf("%o", &u); /* reads u in base 8 */ 
        printf("%o", u); /* writes u in base 8 */ 
        scanf("%x", &u); /* reads u in base 16 */ 
        printf("%x", u); /* writes u in base 16 */
 *  读写短整数时，在 d、o、u 或 x 前面加上字母 h：
    
        short s; 
        scanf("%hd", &s); 
        printf("%hd", s);
 *  读写长整数时，在 d、o、u 或 x 前面加上字母 l：
    
        long l; 
        scanf("%ld", &l); 
        printf("%ld", l);
 *  读写长长整数时（**仅限 C99**），在 d、o、u 或 x 前面加上字母 ll：
    
        long long ll; 
        scanf("%lld", &ll); 
        printf("%lld", ll);

【程序】数列求和(改进版)

![在这里插入图片描述][d2688ae24f1c45e7842b58d2a2d2a12d.png_pic_center]

这个程序如果运行在整数长度为16位的机器上，超过32767 就会发生溢出，而且有符号整数在溢出时，结果是未定义的。

所以为了改进这个程序，可以把变量换成long 型：

**sum2.c**

#include<stdio.h>
    
    int main(void) {
        
    
        long n, sum = 0;
    
        printf("This program sums a series of integers.\n");
        printf("Enter integers (0 to terminate): ");
    
        scanf("%ld", &n);
        while (n != 0) {
        
            sum += n;
            scanf("%ld", &n);
        }
    
        printf("The suum is: %ld\n", sum);
    
        return 0;
    }

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