C语言基本数据类型:整型(int)用法详解

左手的ㄟ右手 2022-08-26 04:56 253阅读 0赞

C语言基本数据类型:整型(int)用法详解   
   
1. 整型int   
    C 语言提供了很多整数类型（整型），这些整型的区别在于它们的取值范围的大小，以及是否可以为负。int是整型之一，一般被称为整型。以后，在不产生歧义的情况下，我们把整数类型和int都称为整型。    
int代表有符号整数，也就是说，用int声明的变量可以是正数，可以是负数，也可以是零，但是只能是整数。标准规定int的最小取值范围是 -32767 到 32767。int的取值范围因机器而异，但是一定要大于或者等于 -32767 到 32767。一般来说，int占用一个字的内存空间。因此，字长为 16 位（Bit）的旧式 IBM 兼容机使用 16 位来储存整型int，取值范围是 -32768 到 32767 。目前的个人电脑一般都是 32 位字长的，这些电脑中，int一般也是 32 位的，取值范围是 -2147483648 到 2147483647。对于使用 64 位 CPU 的电脑，使用更多位储存int也是很自然的事情，取值范围当然也会更大。    
2. 声明int类型的变量   
正如我们在以前的教程里看到的那样，int用于声明整型变量：以int打头，后面跟着变量的名字，最后以分号（;）结束。例如： interns; /\* 声明一个变量 \*/   
/\* 注意：一定要用逗号（,），不能用分号（;）\*/ int hogs, cows, goats; /\* 声明三个变量 \*/   
以上声明创建了变量，但是没有给它们提供“值（value）”。在前面的教程中，我们已经用了两种方法使变量获得“值”。一种是赋值：cows = 500; 。另一种是使用scanf函数：scanf( "%d", &goats ); 。下面我们来学习第三种方法。    
3. 初始化变量   
初始化变量是指给变量赋初值：声明变量的时候，在变量名的后面写上等号（=），然后写下你希望赋予变量的“值”。例如： int hogs = 21;   
int cows = 32, goats = 14;   
int dogs, cats = 94;   
以上声明创建了变量，并且为这些变量分配了空间，同时也赋了初值。注意，第三行中只有 cats 被初始化为 94，而 dogs 没有被初始化！如下图：    
   
4. int常量   
上面的例子中，21、32、14，以及 94 都是整数常量。C 语言中，整数常量的默认类型是int。如果整数常量的大小超过了int的取值范围，那么编译器将会把这个整数常量当作 long int类型来处理，这个我们后面还会讲到。21、32、14 和 94 都在int的取值范围之内，因此它们都是int常量。    
5. 输出int型数据    
我们可以用printf函数来输出int型数据。正如我们在前面的教程中看到的那样，占位符 %d代表输出的是int型数据，它告诉printf函数在什么地方输出相应的int型数据。%d 也被称为格式限定符（format specifier），因为它指定了printf函数应该使用什么形式来输出数据。printf函数的第一个参数只能是字符串，这个字符串被称为格式串（format string）。格式串中有多少个 %d，我们就应该相应地提供多少个int型参数给printf函数。int型参数可以是int型变量，int型常量，以及结果为int型的表达式等。例如： int year = 2005; /\* year 是int型变量 \*/   
printf( "Today is %d-%d-%d ", year, 9, 20 + 9 ); /\* 20 + 9 是加法表达式 \*/   
保证格式限定符的数目和参数数目一致是我们的责任，编译器不负责捕捉这种错误！例如： \#include <stdio.h> int main(void) \{   
int ten = 10, two = 2;   
printf("%d minus %d is %d ", ten ); /\* 少写了两个参数 \*/ getchar(); /\* 等待用户按回车 \*/ return 0; \}   
这个程序可以通过编译，但是运行结果将会出乎意料，因为我们少写了两个参数。标准规定，如果格式限定符的数目大于参数数目，则printf函数的行为是未定义的；如果参数数目大于格式限定符的数目，则多余的参数会被忽略。    
6. 八进制（octal）和十六进制（hexadecimal）   
C 语言中，整数常量默认是十进制（decimal）整数。通过在整数常量前面加上特定的前缀，可以把它设定为八进制或者十六进制整数。前缀 0x 或者 0X 把整数常量设定为十六进制整数。注意，是数字 0 ，而不是字母 O ，别搞错了哦！例如：十进制的 16 用十六进制来表示是 0x10 或者 0X10 。在整数常量前面加上前缀 0 ，表示它是八进制整数。注意，是数字 0 ，而不是字母 O 。例如：十进制的 16 表示为八进制就是 020 。    
7. 以八进制或者十六进制形式输出数据   
使用格式限定符 %o 可以以八进制的形式输出整数。注意，是小写字母 o ，不是数字 0 。使用 %x 或者 %X 可以以十六进制的形式输出整数。小写 x 表示输出使用小写字母，大写 X 表示输出使用大写字母。使用 %\#o，%\#x 或者 %\#X，得到的输出将包括前缀 0，0x 或者 0X。例如： \#include <stdio.h> int main(void) \{   
int x = 200;   
printf("dec = %d; octal = %o; hex = %x; HEX = %X ", x, x, x, x); printf("dec = %d; octal = %\#o; hex = %\#x; HEX = %\#X ", x, x, x, x); getchar(); return 0; \}   
这个程序的输出是：   
dec = 200; octal = 310; hex = c8; HEX = C8   
dec = 200; octal = 0310; hex = 0xc8; HEX = 0XC8   
  
1. 其它整数类型   
int是 C 语言的基本整数类型，可以满足我们处理一般数据的需求。C 语言还提供了四个可以修饰int的关键字：short、long、signed，以及 unsigned。利用这四个关键字，C 语言标准定义了以下整数类型： 1) short int（可简写为 short），和int一样，也是有符号整数 2) long int（简写：long），有符号整数 3) long longint（简写：long long），C99 标准添加的类型， 有符号整数   
4) unsigned int（简写：unsigned），无符号整数，不能表示负数 5) unsigned long int（简写：unsigned long），无符号整数， 不能表示负数   
6) unsigned short int（简写：unsigned short），无符号整数， 不能表示负数   
7) unsigned long longint（简写：unsigned long long），   
         C99 添加的类型，无符号整数   
8) 所有没有标明 unsigned 的整数类型默认都是有符号整数。 在这些整数类型前面加上 signed 可以使读者更清楚地知道 这些是有符号整数，尽管有没有 signed 都表示有符号整数。 例如：signed int等同于int。   
一般我们把 short 称为短整型，把 long 称为长整型，把 long long称为超长整型，把int称为整型。unsigned 打头的那些整数类型统称为无符号整型。例如：我们称 unsigned short 为无符号短整型。以此类推。    
2. 声明方式   
这些整数类型的声明方式与int类型的声明方式一样。例如： longintestine; long johns; shortinterns; short ribs;   
unsignedints\_count; unsigned players;   
unsigned long headcount; unsigned short yesvotes;   
long longago; /\* C99 特有 \*/   
unsigned long long ego; /\* C99 特有 \*/   
如果您的编译器不支持 C99 标准，那就不能使用 long long和 unsigned long long。    
3. 取值范围（表示范围）   
标准也规定了这些整数类型的最小取值范围。short 的最小表示范围和int一样，都是 -32767 到 32767 。也就是 -(2^15 - 1)到(2^15 - 1)。其中，2^15表示 2 的 15 次方。类似地，2 的 20 次方记作 2^20 ，以此类推。注意：C 语言中 2^15 并不表示 2 的 15 次方，为了书写方便，我们姑且这么表示。long 的最小取值范围是 -2147483647 到 2147483647 。也就是 -(2^31 - 1) 到 (2^31 - 1) 。unsigned short的最小表示范围和unsigned int一样，都是 0 到 65535（2^16 - 1）。unsigned long 的最小取值范围是 0 到 4294967295（2^32 - 1）。long long的最小取值范围是 -9223372036854775807（-(2^63 - 1)）到 9223372036854775807（2^63 - 1）；unsigned long long是 0 到 18446744073709551615（2^64 - 1）。   
标准规定，int的表示范围不能小于 short 的表示范围，long 的表示范围不能小于int的表示范围。这就是说 short 型变量占用的空间可能比int型变量少，而 long 型变量占用的空间可能比int型变量多。16 位（bit）的计算机中，int和 short 一般都是 16 位，而 long 是 32位；32位的计算机中，short一般是 16 位，而long和int是 32位。TC2（16位的编译器）中，int是16位的；而Dev-C++（32 位的编译器）中，int是 32 位的。   
使用 unsigned int声明的变量只能表示非负整数（0 和正整数）。如果int是 16 位的话，那么 unsigned int的表示范围是 0 到 65535（2^16 - 1）。这是因为 unsigned 不需要符号位，可以把 16 个位全都用于表示整数。而int需要一个位作为符号位，用于表示正负，只有 15 个位用于表示整数。   
目前，long long一般 64 位，long 是 32 位，short 是 16 位，而int或者 16 位，或者 32 位。具体某个编译器到底使用多少位来表示这些类型，我们可以用运算符sizeof来获取。例如：   
printf( "%lu ", (unsigned long)sizeof(int) \* 8 ); /\* 输出int的位数 \*/ printf( "%zu ", sizeof(short) \* 8 ); /\* 输出 short 的位数 \*/   
sizeof运算符返回其操作数占用空间的大小，以字节（Byte）为单位。注意，C 定义字节的大小为 char 类型的大小。char 通常是 8 位（bit）的，当然也可以更大。这里我们假设 char 是 8 位的。点击查看 char 类型详细介绍   
sizeof的用法我们以后会讲到，现在只要有个印象就好了。第二句中的 %zu是 C99 特有的，如果您的编译器不支持 C99（准确地说，应该是如果您的编译器使用的库函数不支持 C99），运行结果将会出错。    
4. 整数类型的选择   
如果您要处理的只是非负整数，那么应该优先使用 unsigned 打头的那些整数类型。如果您要处理的整数超出了int所能表示的范围，并且您的编译器中，long 的表示范围比int大，那就使用 long。不过，若非必要，尽量不要用 long，因为它可能会降低程序运行效率。有一点要注意：如果您的编译器中，long 和int都是 32 位的，并且您需要使用 32 位整数，那么应该用 long，而不要用int。只有这样，我们的程序才可以安全地移植到 16 位的计算机，因为 16 位的计算机中，int一般也是 16 位的。类似地，如果您需要使用 64 位整数，那就用 long long。如果int是 32 位的话，那么使用 short 可以节省空间，不过您得确保您要处理的整数不会超出 short 的表示范围。这种“节省”对内存大的计算机来说，是没什么意义的。    
5. long 型常量和 long long型常量   
一般来说，整数常量是被当作int类型来存储的。如果我们使用的整数常量超出了int的表示范围，C 语言规定编译器自动使用 unsigned int来处理这个常量。如果 unsigned 也不足以表示这个常量的话，编译器就会用 long。如果还表示不了的话，那就依次用 unsigned long，long long，unsigned long long。如果 unsigned long long也表示不了，那么编译器就没辙了。注意：long long和 unsigned long long是 C99 特有的。例如：如果int是 16 位的话，它就表示不了常量 1000000。编译器会使用 long 来处理这个常量，因为 unsigned int也表示不了 1000000 。 同样，十六进制和八进制整数常量通常也是被作为int来处理。但是，当我们使用的常量超出了int的表示范围后，编译器会依次使用unsigned int，long，unsigned long，long long和 unsigned long long。直到所使用的类型足以表示那个常量为止。   
有时，我们使用的是较小的常量，但是我们希望这个常量被当作 long 来处理，这就需要在这个常量后面加上后缀 l（小写字母 l）或者 L（大写字母 L）。我们应该避免使用 l ，因为 l 容易和数字 1 混淆。例如：整数常量 7 是被作为int来处理的，但整数常量 7L（或者 7l）是被作为 long 来处理的。类似地，在整数常量后面加上后缀ll或者 LL ，这个常量就会被当作 long long来处理。例如：3LL 。如果想使用无符号整数常量的话，还要配合使用后缀 u 或者 U 。例如：2u，3U，4Lu，5ul，6LU，7LLU，8Ull，9uLL 。   
这些后缀也可以用于十六进制和八进制整数常量。例如：020L，010LL，0x30uL，0x40ull 。    
1. 输出各种整数类型的变量   
输出不同类型的整数，需要使用不用的格式限定符。输出 unsigned int类型的整数，要用 %u 。输出 long ，要用 %ld；如果要以十六进制或者八进制形式输出，那就用 %lx（或者%lX）或者 %lo。注意：虽然整数常量的后缀使用大写或者小写英文字母都没关系，但是它们格式限定符必须使用小写！如果我们要输出 short 类型的整数，可以在 %d 中间加上前缀 h，也就是%hd；同理，%ho 和 %hx（或者 %hX）分别表示以八进制或十六进制形式输出。前缀 h 和 l 可以和 u 组合，表示输出无符号整数。例如：%lu表示输出 unsigned long 类型的整数；%hu表示输出unsigned short类型的整数。如果您的编译器支持C99，可以使用 %lld和 %llu分别表示输出 long long和 unsigned long long。下面我们来看一个输出各种类型整数的程序：   
        \#include <stdio.h> int main(void)         \{   
unsigned int un = 3000000000; /\* 我使用的编译器int是 32 位的 \*/ short end = 200; /\* 而 short 是 16 位的 \*/ long big = 65537;   
printf("un = %u and not %d ", un, un); printf("end = %hd and %d ", end, end); printf("big = %ld and not %hd ", big, big); printf("Press ENTER to quit..."); getchar(); return 0;         \}   
使用Dev-C++ 编译运行这个程序输出结果如下： un = 3000000000 and not -1294967296 end = 200 and 200   
big = 65537 and not 1   
        Press ENTER to quit...   
这个程序表明，错误使用格式限定符会导致意想不到的输出。首先，错误使用 %d 来做无符号整型变量 un 的格式限定符，导致输出的是负数。这是因为我的计算机使用相同的二进制形式来表示 3000000000 和 -129496296 ，而计算机只认识二进制。所以，如果我们使用 %u 告诉printf输出无符号整数，输出的就是 3000000000；如果我们误用了 %d，那么输出的就是一个负数。不过，如果我们把代码中的 3000000000 改成 96 的话，输出就不会出现异常。因为 96 没有超出int的表示范围。   
然后，对于第二个printf，无论我们使用 %hd还是 %d，输出的结果都是一样的。这是因为 C 语言标准规定，当 short 类型值传递给函数时，要自动转化成int类型值。之所以转化成int，是因为int被设计为计算机处理效率最高的整数类型。所以，对于 short 和int大小不同的计算机来说，把变量 end 转化成int类型再传递给函数，速度更快。如此说来，h 好像没有存在意义。其实不然。我们可以用 %hd来看看较大的整数类型被截断成 short 类型的时候会是什么样的。   
而第三个printf，由于误用 %hd，导致输出是 1。这是因为，如果 long 是 32 位的话，65537 的二进制形式便是 0000 0000 0000 0001 0000 0000 0000 0001，而 %hd命令printf输出 short 类型的值，从而导致printf只处理 16 位数据（假设 short 是 16 位的），最终导致输出 1。 在前面的教程里，我们说过，保证格式限定符的数目和参数数目一致是我们的责任。同样，保证格式限定符的类型和参数类型一致也是我们的责任！正如上面所说的那样，错误使用格式限定符会导致意想不到的输出！标准规定，如果任意参数和与其对应的格式限定符类型不一致，则printf的行为是未定义的；如果格式限定符本身就是非法的，则printf的行为也是未定义的。    
2. 整数溢出   
首先请看以下程序： \#include <stdio.h> int main(void) \{   
/\* 32 位int表示范围的上限和下限 \*/ int i = 2147483647, j = -2147483648; unsignedint k = 4294967295, l = 0; printf("%d %d %d %d ", i, i+1, j, j-1); printf("%u %u %u %u %u ", k, k+1, k+2, l, l-1); printf("Press ENTER to quit..."); getchar(); return 0; \}   
使用Dev-C++ 编译运行这个程序输出结果如下：  2147483647 -2147483648 -2147483648 2147483647 4294967295 0 1 0 4294967295 Press ENTER to quit...   
本例中，i+1 是负数，j-1 是正数，k+1 是 0，l-1 是 4294967295 。这是因为加减运算过后，它们的值超出了它们对应的那种整数类型的表示范围，我们把这种现象称为溢出。 unsigned int型变量的值如果超过了上限，就会返回 0，然后从 0 开始增大。如果低于下限，那么就会到达 unsigned 型的上限，然后从上限开始减小。就好像一个人绕着跑道跑步一样，绕了一圈，又返回出发点。一般，int型变量溢出的话，会变成负数，或者正数。   
对于 unsigned 类型的整数，它们溢出时的情况一定和上面描述的一样，这是标准规定的。但是标准并没有规定有符号整数溢出时会出现什么情况。这里描述的有符号整数溢出时出现的情况是最常见的，但是在别的计算机，使用别的编译器，也可能出现不同的情况。