C 语言基础教程(我的C之旅开始了)[四]

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10. 基本数据类型：整型（上）

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。
    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，使用更多字节储存 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：

        int erns;  /* 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 ，也就是说，整数常量占用内存空间的大小一般等于 int 类型的变量占用空间的大小。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-%dn", 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 %dn", 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。第一个 %d 被参数 ten 的值代替，而另外两个 %d 将被内存中本来储存着的值代替。因为内存中本来储存着的值是不确定的，所以输出结果是不确定的。

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 = %Xn", x, x, x, x);
                printf("dec = %d; octal = %#o; hex = %#x; HEX = %#Xn", 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 long int（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 long int（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：

        long int estine;
        long johns;
        short int erns;
        short ribs;
        unsigned int s_count;
        unsigned players;
        unsigned long headcount;
        unsigned short yesvotes;
        long long ago;  /* 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( "%lun", (unsigned long)sizeof(int) * 8 );  /* 输出 int 的位数 */
          printf( "%zun", sizeof(short) * 8 );  /* 输出 short 的位数 */

    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正整数，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 。