[经验分享] C语言中的整数

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yangyu 发表于 2017-9-4 09:28:29 | 显示全部楼层 |阅读模式
整数是编程中常用的一种数据,C语言使用int来定义整数(int 是 integer 的简写)。

现代操作系统中 int 一般占用4个字节内存,共计32位(Bit)。如果不考虑正负数,当所有的位都为1时它的值最大,为 232-1 = 4,294,967,295 ≈ 43亿,这是一个很大的数,实际开发中很少用到,而诸如 1、99、12098 等较小的数使用频率反而较高。

使用4个字节保存较小的整数绰绰有余,会空闲出两三个字节来,这些字节就白白浪费掉了,不能再被其他数据使用。现在个人电脑的内存都比较大了,配置低的也有2G,浪费一些内存不会带来明显的损失;而在C语言被发明的早期,或者在单片机和嵌入式中,内存都是非常稀缺的资源,所有的程序都在尽力节省内存。

反过来说,43亿虽然已经很大,但要表示全球人口数量还是不够,必须要让整数占用更多的内存,才能表示更大的值。

让整数占用更少的内存可以在 int 前边加 short,让整数占用更多的内存可以在 int 前边加 long,例如:
short int a = 10;
short int b, c = 99;
long int m = 102023;
long int n, p = 562131;
这样 a、b、c 只占用2个字节的内存,而 m、n、p 可能占用8个字节的内存。

也可以将 int 省略,只写 short 和 long,如下所示:
  1. short a = 10;
  2. short b, c = 99;
  3. long m = 102023;
  4. long n, p = 562131;
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这样的写法更加简洁,实际开发中常用。

总结起来,C语言中共有三种整数类型,分别是 short、int 和 long。int 称为整型,short 称为短整型,long 称为长整型。
整数的长度

C语言并没有严格规定 short、int、long 所占用的字节数,只做了宽泛的限制:
short 至少占用2个字节。
int 建议为一个机器字长。32位环境下机器字长为4字节,64位环境下机器字长为8字节。
short 的长度不能大于 int,long 的长度不能小于 int。

总结起来,它们的长度(所占字节数)关系为:
short <= int <= long
这就意味着,short 并不一定真的”短“,long 也并不一定真的”长“,它们有可能和 int 占用相同的字节数。

在16位环境下,short 为2个字节,int 为2个字节,long 为4个字节。16位环境多用于单片机和低级嵌入式系统,在PC和服务器上基本都看不到了。

对于32位的 Windows、Linux 和 OS X,short 为2个字节,int 为4个字节,long 也为4个字节。PC和服务器上的32位系统占有率也在慢慢下降,嵌入式系统使用32位越来越多。

在64位环境下,不同的操作系统会有不同的结果,如下所示(长度以字节计):

操作系统        short        int        long
Win64        2        4        4

类Unix系统(包括 Unix、Linux、OS X、BSD、Solaris 等)        2        4        8
目前我们使用较多的PC系统为 Win XP、Win 7、Win 8、Win 10、Mac OS X、Linux,short 和 int 的长度都是固定的,分别为2和4,大家可以放心使用,long 的长度在 Win64 和类Unix系统下会有所不同,使用时要注意移植性。

获取某个数据类型的长度可以使用 sizeof 操作符,如下所示:
  1. #include <stdio.h>
  2. int main()
  3. {
  4.     short a = 10;
  5.     int b = 100;
  6.     long c = 1000;
  7.     char d = 'X';
  8.    
  9.     int a_length = sizeof a;
  10.     int b_length = sizeof(int);
  11.     printf("a=%d, b=%d, c=%d, d=%d\n", a_length, b_length, sizeof(c), sizeof(char));
  12.     return 0;
  13. }
复制代码

在Win7下的运行结果为:
a=2, b=4, c=4, d=1

sizeof 用来获取某个数据类型或变量所占用的字节数,如果后面跟的是变量名称,那么可以省略( ),如果跟的是数据类型,就必须带上( )。

需要注意的是,sizeof 是C语言中的操作符,不是函数,所以可以不带( ),后面会详细讲解。
不同进制的整数

C语言中的整数除了可以使用十进制,还可以使用八进制和十六进制。
1) 八进制

八进制由 0~7 八个数字组成,使用时必须以0开头(注意是数字 0,不是字母 o),例如:
//合法的八进制数
int a = 015;  //十进制为 13
int b = -0101;  //十进制为 -65
int c = 0177777;  //十进制为 65535
//非法的八进制
int m = 256;  //无前缀 0,相当于十进制
int n = 03A2;  //A不是有效数字
2) 十六进制

十六进制由数字 0~9、字母 A~F 或 a~f 组成,使用时必须以0x或0X(不区分大小写)开头,例如:
//合法的十六进制
int a = 0X2A;  //十进制为 42
int b = -0XA0;  //十进制为 -160
int c = 0xffff;  //十进制为 65535
//非法的十六进制
int m = 5A;  //无前缀 0X
int n = 0X3H;  //H不是有效数字
3) 十进制

十进制由 0~9 十个数字组成,没有任何前缀,和我们平时的书写格式一样,不再赘述。

注意:C语言中只能使用八进制、十进制和十六进制,不能直接使用二进制,它没有特定的前缀。
各种整数的输出

在使用 printf 输出整数时,不同的控制字符会有不同的输出格式。

1) 输出 int 使用%d,输出 short 使用%hd,输出 long 使用%ld。请看下面的例子:
  1. #include <stdio.h>
  2. int main()
  3. {
  4.     short a = 100;
  5.     int b = 010;
  6.     long c = 0XFFFF;
  7.     printf("a=%hd, b=%d, c=%ld\n", a, b, c);
  8.     return 0;
  9. }
复制代码

运行结果:
a=100, b=8, c=65535

2) 输出十进制使用%d,输出八进制使用%o(注意是字母 o,不是数字 0),输出十六进制使用%x或%X。如果希望带上前缀,可以加#,例如 %#d、%#o、%#x、%#X。请看下面的例子:
  1. #include <stdio.h>
  2. #include <stdlib.h>
  3. int main()
  4. {
  5.     int a = 100, b = 0270, c = 0X2F;
  6.     printf("a(d)=%d, d(#d)=%#d\n", a, a);
  7.     printf("a(o)=%o, d(#o)=%#o\n", b, b);
  8.     printf("c(x)=%x, c(#x)=%#x, c(X)=%X, c(#X)=%#X\n", c, c, c, c);
  9.     system("pause");
  10.     return 0;
  11. }
复制代码

运行结果:
a(d)=100, d(#d)=100
a(o)=270, d(#o)=0270
c(x)=2f, c(#x)=0x2f, c(X)=2F, c(#X)=0X2F

需要注意的是,十进制数没有前缀,所以 %d 和 %#d 的输出结果一样。

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