整数是编程中常用的一种数据,C语言通常使用
int
来定义整数(int 是 integer 的简写),这在《
大话C语言变量和数据类型》中已经进行了详细讲解。
在现代操作系统中,int
一般占用 4 个字节(Byte)的内存,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 2
32-1 = 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系统中,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,比如占用 6 个字节或者 8 个字节。
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 可能会占用 8 个字节的内存。
也可以将 int 省略,只写 short 和 long,如下所示:
short a = 10;
short b, c = 99;
long m = 102023;
long n, p = 562131;
这样的写法更加简洁,实际开发中常用。
int 是基本的整数类型,short 和 long 是在 int 的基础上进行的扩展,short 可以节省内存,long 可以容纳更大的值。
short、int、long 是C语言中常见的整数类型,其中 int 称为整型,short 称为短整型,long 称为长整型。
整型的长度
细心的读者可能会发现,上面我们在描述 short、int、long 类型的长度时,只对 short 使用肯定的说法,而对 int、long 使用了“一般”或者“可能”等不确定的说法。这种描述的言外之意是,只有 short 的长度是确定的,是两个字节,而 int 和 long 的长度无法确定,在不同的环境下有不同的表现。
实际情况也确实如此,C语言并没有严格规定 short、int、long 的长度,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:
2 ≤ 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 的长度为 2 个字节,int 也为 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和服务器上已经见不到了。
对于 32 位的 Windows、Linux 和 Mac OS,short 的长度为 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:
操作系统 |
short |
int |
long |
Win64(64位 Windows) |
2 |
4 |
4 |
类Unix系统(包括 Unix、Linux、Mac OS、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、Linux,在这些系统中,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,只有 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。
sizeof 操作符
获取某个数据类型的长度可以使用 sizeof 操作符,如下所示:
#include <stdio.h>
int main()
{
short a = 10;
int b = 100;
int short_length = sizeof a;
int int_length = sizeof(b);
int long_length = sizeof(long);
int char_length = sizeof(char);
printf("short=%d, int=%d, long=%d, char=%d\n", short_length, int_length, long_length, char_length);
return 0;
}
在 32 位环境以及 Win64 环境下的运行结果为:
short=2, int=4, long=4, char=1
在 64 位 Linux 和 Mac OS 下的运行结果为:
short=2, int=4, long=8, char=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。
不同整型的输出
使用不同的格式控制符可以输出不同类型的整数,它们分别是:
-
%hd
用来输出 short int 类型,hd 是 short decimal 的简写;
-
%d
用来输出 int 类型,d 是 decimal 的简写;
-
%ld
用来输出 long int 类型,ld 是 long decimal 的简写。
下面的例子演示了不同整型的输出:
#include <stdio.h>
int main()
{
short a = 10;
int b = 100;
long c = 9437;
printf("a=%hd, b=%d, c=%ld\n", a, b, c);
return 0;
}
运行结果:
a=10, b=100, c=9437
在编写代码的过程中,我建议将格式控制符和数据类型严格对应起来,养成良好的编程习惯。当然,如果你不严格对应,一般也不会导致错误,例如,很多初学者都使用
%d
输出所有的整数类型,请看下面的例子:
#include <stdio.h>
int main()
{
short a = 10;
int b = 100;
long c = 9437;
printf("a=%d, b=%d, c=%d\n", a, b, c);
return 0;
}
运行结果仍然是:
a=10, b=100, c=9437
当使用
%d
输出 short,或者使用
%ld
输出 short、int 时,不管值有多大,都不会发生错误,因为格式控制符足够容纳这些值。
当使用
%hd
输出 int、long,或者使用
%d
输出 long 时,如果要输出的值比较小(就像上面的情况),一般也不会发生错误,如果要输出的值比较大,就很有可能发生错误,例如:
#include <stdio.h>
int main()
{
int m = 306587;
long n = 28166459852;
printf("m=%hd, n=%hd\n", m, n);
printf("n=%d\n", n);
return 0;
}
在 64 位 Linux 和 Mac OS 下(long 的长度为 8)的运行结果为:
m=-21093, n=4556
n=-1898311220
输出结果完全是错误的,这是因为
%hd
容纳不下 m 和 n 的值,
%d
也容纳不下 n 的值。
读者需要注意,当格式控制符和数据类型不匹配时,编译器会给出警告,提示程序员可能会存在风险。
本文链接:http://task.lmcjl.com/news/7981.html