C语言入门系列：数据类型之整数

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一，简介

整数类型用来表示整数，类型声明使用int关键字。

int num; 

上面示例声明了一个整数变量num。

根据C语言标准，int类型至少要有16位（即至少能表示-32767到32767之间的整数）。

大多数现代计算机上，int通常是32位的，不过16位或64位也有可能使用，这种灵活性会导致程序在不同计算机间移植时的兼容性问题。

下面是三种不同位数的整数可以表示的范围。

16位：-32,768 到 32,767。(速记：3万)
32位：-2,147,483,648 到 2,147,483,647。(速记：21亿)
64位：-9,223,372,036,854,775,808 到 9,223,372,036,854,775,807。(速记：900兆，一兆等于一亿亿)

从上可以看出，在64位int计算机上运行的程序，移植到16位int的计算机上，可能出现数据溢出，导致程序运行异常。

怎么解决整形宽度不固定的问题呢？可以先思考下，后续会给出解决方案。

还有，C语言标准为什么不固定整形宽度呢，比如像Java一样，把整形固定为32位？

二，整数的符号

C 语言的整数分为有符号整数和无符号整数。

• 有符号整数，使用signed关键字，表示一个类型是有符号的，包含负值。
• 无符号整数，使用unsigned关键字，表示该类型是无符号的，只能表示零和正整数。

1，有符号整数

C语言标准规定，int类型默认是有符号的，int等同于signed int，为了间接，关键字signed可以省略不写，或者省略int，用signed表示int。

signed int a; // 等同于 int a; // 等同于 signed a; 

2，无符号整数

无符号只表示非负整数，定义这类整数时，必须使用关键字unsigned。

unsigned int a; 

整数变量声明为unsigned的好处是，同样长度的内存能够表示的最大整数值，增大了一倍。

比如，16位的signed int最大值为32,767，而unsigned int的最大值增大到了65,535。

unsigned int里面的int可以省略，所以上面的变量声明也可以写成下面这样。

unsigned a; 

3，char表示整数的特殊性

字符类型char在内存中的宽度是8位，可以用来表示较小范围的整数，也可以设置signed和unsigned。

signed char c; // 范围为 -128 到 127 unsigned char c; // 范围为 0 到 255 

注意，C语言标准规定int类型默认是有符号的，但char类型表示整数时无此规定，不同计算机可能有不同实现。这就是说，char可能是signed char，也有可能是unsigned char。

所以在用char存储整数时，一般要明确指定是否有符号。

三，整数的子类型

如果int类型使用4个或8个字节表示一个整数，对于小整数，这样做很浪费空间。

另一方面，某些场合需要更大的整数，8个字节还不够。

为了解决这些问题，C 语言在int类型之外，又提供了三个整数的子类型。

1，三种子类型

子类型有利于更精细地限定整数变量的范围，也有利于更好地表达代码的意图。

• ① short int（简写为short）：占用空间不多于int，一般占用2个字节（整数范围为-32768～32767)。
• ② long int（简写为long）：占用空间不少于int，至少为4个字节。
• ③ long long int（简写为long long）：占用空间多于long，至少为8个字节。

short int a; long int b; long long int c; 

上面代码分别声明了三种整数子类型的变量。

默认情况下，short、long、long long都是带符号的（signed），即signed关键字省略了。

它们也可以声明为不带符号（unsigned），使得能够表示的最大值扩大一倍。

unsigned short int a; unsigned long int b; unsigned long long int c; 

C 语言允许省略int，所以变量声明语句也可以写成下面这样。

short a; unsigned short a; long b; unsigned long b; long long c; unsigned long long c; 

2，定义整形的最佳实践

由于C语言标准没有确定整数类型的字节大小，所以在使用时应该根据实际情况进行评估，选择合适的类型，既保证数据类型的安全性即不溢出，又不浪费空间。

• 需要32位整数时，应使用long类型，可以确保不少于4个字节。
• 需要64位的整数时，应该使用long long类型，可以确保不少于8个字节。
• 只需要16位整数时，应使用short类型。
• 需要8位整数时，应该使用char类型。

四，整数类型的极限值

有时候需要查看，当前系统不同整数类型的最大值和最小值，C 语言的头文件limits.h提供了相应的常量，比如SCHAR_MIN代表 signed char 类型的最小值-128，SCHAR_MAX代表 signed char 类型的最大值127。

下面列举了不同整形的最大最小值常量符号。

SCHAR_MIN，SCHAR_MAX：signed char 的最小值和最大值。
SHRT_MIN，SHRT_MAX：short 的最小值和最大值。
INT_MIN，INT_MAX：int 的最小值和最大值。
LONG_MIN，LONG_MAX：long 的最小值和最大值。
LLONG_MIN，LLONG_MAX：long long 的最小值和最大值。
UCHAR_MAX：unsigned char 的最大值。
USHRT_MAX：unsigned short 的最大值。
UINT_MAX：unsigned int 的最大值。
ULONG_MAX：unsigned long 的最大值。
ULLONG_MAX：unsigned long long 的最大值。

五，整数的进制

1，十进制

C 语言的整数默认都是十进制数，如果要表示八进制数和十六进制数，必须使用专门的表示法。

2，八进制

八进制使用0作为前缀，比如017、0377。

int a = 012; // 八进制，相当于十进制的10 

3，十六进制

十六进制使用0x或0X作为前缀，比如0xf、0X10。

int a = 0x1A2B; // 十六进制，相当于十进制的6699 

4，二进制

非标准格式，有些编译器使用0b前缀，表示二进制数，有些编译无法直接定义二进制形式的整数。

int x = 0b; 

注意，不同的进制只是整数的书写方法，同一个整数的不同进制形式上不一样，但实际存储都是以二进制形式存储。

5，混合整形表达式

不同进制可以混合使用，比如10 + 015 + 0x20是一个合法的表达式。

int main() { 
    signed x = 10 + 015 + 0x20; printf("十进制dec = %d\n", x); // 100 printf("八进制octal = %o\n", x); // 144 printf("十六进制hex = %x\n", x); // 64 printf("带符号的八进制octal = %#o\n", x); // 0144 printf("带符号的十六进制hex = %#x\n", x); // 0x64 printf("带符号的十六进制hex = %#X\n", x); // 0X64 return 0; } 

6，占位符

printf()的进制相关占位符如下。

%d：十进制整数。
%o：八进制整数。
%x：十六进制整数。
%#o：显示前缀0的八进制整数。
%#x：显示前缀0x的十六进制整数。
%#X：显示前缀0X的十六进制整数。

int x = 100; printf("dec = %d\n", x); // 100 printf("octal = %o\n", x); // 144 printf("hex = %x\n", x); // 64 printf("octal = %#o\n", x); // 0144 printf("hex = %#x\n", x); // 0x64 printf("hex = %#X\n", x); // 0X64