C语言整数

桃扇骨 2021-11-10 23:14 367阅读 0赞

# 整数的概念 #

在之前的章节中，我们已经用过整数了，也定义过整型变量，好像没什么好讲的，整数就是整数。

整数是我们生活中常用的数据类型，也是编程中常用的一种数据，[C语言][C]使用int关键字来定义整数变量（int 是 integer 的简写）。

在定义变量的时候，可以加signed、unsigned、short和long四种修饰符。

**signed：**有符号的，可以表示正数和负数。

**unsigned：**无符号的，只能表示正数，例如数组的下标、人的身高等。

**short：**短的，现在主流的64位操作系统下，整数占用内存4个字节，使用 4 个字节保存较小的整数绰绰有余，会空闲出两个字节来，这些字节就白白浪费掉了。现在个人电脑的内存都比较大了，配置低的也有2G，浪费一些内存无所谓；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，所有的程序都在尽可能节省内存。

**long：**长的，更长的整数。

# 整数的取值范围 #

整数的取值范围与计算机操作系统和C语言编译器有关，没有一个固定的数值，我们可以根据它占用的内存大小来推断它的取值范围。

一个字节有8个位，表示的数据的取值范围是28-1，即255。

如果占用的内存是两个字节，无符号型取值范围是28ⅹ28-1。

如果占用的内存是四个字节，无符号型取值范围是28ⅹ28ⅹ28ⅹ28-1。

如果占用的内存是八个字节，无符号型取值范围是28ⅹ28ⅹ28ⅹ28ⅹ28ⅹ28ⅹ28ⅹ28-1。

如果是有符号，取值范围减半，包括负数部分。

下面用一个示例代码来测试各种整数占用内存的大小。

**示例（book60.c）**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3d1Y3oxMjIxNDA3Mjk_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

**运行结果**

![20190803200827235.png][]

sizeof是C语言中保留关键字，是一种运算符，不是函数，sizeof实际上是获取了数据在内存中所占用的存储空间，以字节为单位。

int ii;

sizeof(int)和sizeof(ii)都可以。

根据book60.c的测试结果，我们可以得到各种整数的取值范围。

<table style="width:689px;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="border-color:#c0c0c0;width:98.85pt;"> 类型简写 </td> 
 <td style="border-color:#c0c0c0;width:5cm;"> 类型全称 </td> 
 <td style="border-color:#c0c0c0;width:3cm;"> 长度 </td> 
 <td style="border-color:#c0c0c0;width:191.35pt;"> 取值范围 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="border-color:#c0c0c0;width:98.85pt;"> short </td> 
 <td style="width:5cm;"> [signed] short [int] </td> 
 <td style="width:3cm;"> 2字节 </td> 
 <td style="width:191.35pt;"> -32768~32767 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="border-color:#c0c0c0;width:98.85pt;"> unsigned short </td> 
 <td style="width:5cm;"> unsigned short [int] </td> 
 <td style="width:3cm;"> 2字节 </td> 
 <td style="width:191.35pt;"> 0~65535 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="border-color:#c0c0c0;width:98.85pt;"> int </td> 
 <td style="width:5cm;"> [signed] int </td> 
 <td style="width:3cm;"> 4字节 </td> 
 <td style="width:191.35pt;"> -2147483648~2147483647 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="border-color:#c0c0c0;width:98.85pt;"> unsigned int </td> 
 <td style="width:5cm;"> unsigned [int] </td> 
 <td style="width:3cm;"> 4字节 </td> 
 <td style="width:191.35pt;"> 0~4294967295 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="border-color:#c0c0c0;width:98.85pt;"> long </td> 
 <td style="width:5cm;"> [signed] long [int] </td> 
 <td style="width:3cm;"> 8字节 </td> 
 <td style="width:191.35pt;"> <a rel="nofollow">-9223372036854775808~9223372036854775807</a> </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="border-color:#c0c0c0;width:98.85pt;"> unsigned long </td> 
 <td style="width:5cm;"> unsigned long [int] </td> 
 <td style="width:3cm;"> 8字节 </td> 
 <td style="width:191.35pt;"> 0~18446744073709551615 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

注意：

1）计算机用最高位1位来表达符号，unsigned修饰过的正整数不需要符号位，在表达正整数的时候比signed修饰的正整数取值大一倍。

2）在写程序的时候，上表中括号\[\]的单词可以省略不书写。

3）在写程序的时候，给整数变量赋值不能超出变量的取值范围，编译的时候会出现类似以下的错误，程序运行也可能产生不可预后的后果。

![20190803200845617.png][]

4）现在计算机的内存不值钱，建议程序员少用short，慎用int，多用long，内存不是问题，程序的稳定高于一切。

# 整型的输出 #

以下表格中，重点记住第一、二行十进制的输出格式，二十年来，八进制数我从来没有用过，十六进制数只在显示内存的地址时见过，所以大家不必关心八进制和十六进制的相关知识，了解即可。

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="border-color:#cccccc;"> %hd、%d、%ld </td> 
 <td style="border-color:#cccccc;"> 以十进制、有符号的形式输出int、long 类型的整数 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="border-color:#cccccc;"> %hu、%u、%lu </td> 
 <td> 以十进制、无符号的形式输出int、long 类型的整数 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="border-color:#cccccc;"> %ho、%o、%lo </td> 
 <td> 以八进制、不带前缀、无符号的形式输出 short、int、long 类型的整数 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="border-color:#cccccc;"> %#ho、%#o、%#lo </td> 
 <td> 以八进制、带前缀、无符号的形式输出 short、int、long 类型的整数 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="border-color:#cccccc;"> %hx、%x、%lx %hX、%X、%lX </td> 
 <td> 以十六进制、不带前缀、无符号的形式输出 short、int、long 类型的整数。如果 x 小写，那么输出的十六进制数字也小写；如果 X 大写，那么输出的十六进制数字也大写。 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="border-color:#cccccc;"> %#hx、%#x、%#lx %#hX、%#X、%#lX </td> 
 <td> 以十六进制、带前缀、无符号的形式输出 short、int、long 类型的整数。如果 x 小写，那么输出的十六进制数字和前缀都小写；如果 X 大写，那么输出的十六进制数字和前缀都大写。 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

注意一个坑：输出格式控制符的类型最好与变量的类型一一对应，否则会出现意外的后果，示例：

int i=32767;

printf("i %hd,%d\\n",i,i);

int j=32768;

printf("j %hd,%d\\n",j,j);

输出结果：

i 32767,32767

j -32768,32768     // 得到了意外的输出结果

%hd用于输出短整数，最大值是32767，可以输出32767，但不能正常的输出32768。

用一个小碗去装一桶水，道理上说不过去。

补充一个常用的输出方法，在输出的整数前补0，例如今天是2019年6月5日，输出可以这么写：printf("%d-%02d-%02d",2019,6,5)，结果是2019-06-05，月份和日期如果不够两位，就在前面补0。

# 二进制数、八进制数和十六进制数的书写 #

一个数字默认就是十进制的，表示一个十进制数字不需要任何特殊的格式。但是，表示一个二进制、八进制或者十六进制数字就不一样了，为了和十进制数字区分开来，必须采用某种特殊的写法，具体来说，就是在数字前面加上特定的字符，也就是加前缀。

## 1、二进制 ##

二进制由 0 和 1 两个数字组成，使用时必须以0b或0B（不区分大小写）开头，例如：

// 以下是合法的二进制

int a = 0b101;      // 换算成十进制为 5

int b = -0b110010;  // 换算成十进制为 -50

int c = 0B100001;   // 换算成十进制为 33

// 以下是非法的二进制

int m = 101010;  // 无前缀 0B，相当于十进制

int n = 0B410;    // 4不是有效的二进制数字

请注意，标准的C语言并不支持上面的二进制写法，只是有些编译器自己进行了扩展，才支持二进制数字。换句话说，并不是所有的编译器都支持二进制数字，只有一部分编译器支持，并且跟编译器的版本有关系。

## 2、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：

// 以下是合法的八进制数

int a = 015;      // 换算成十进制为 13

int b = -0101;    // 换算成十进制为 -65

int c = 0177777;  // 换算成十进制为 65535

// 以下是非法的八进制

int m = 256;  // 无前缀 0，相当于十进制

int n = 03A2;  // A不是有效的八进制数字

## 3、十六进制 ##

十六进制由数字 0~9、字母 A~F 或 a~f（不区分大小写）组成，使用时必须以0x或0X（不区分大小写）开头，例如：

// 以下是合法的十六进制

int a = 0X2A;   // 换算成十进制为 42

int b = -0XA0;  // 换算成十进制为 -160

int c = 0xffff;   // 换算成十进制为 65535

// 以下是非法的十六进制

int m = 5A;    // 没有前缀 0X，是一个无效数字

int n = 0X3H;  // H不是有效的十六进制数字

## 4、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。

## 5、需要注意的坑 ##

**在现实生活和工作中，我们在写十进制数的时候，为了对齐或其它原因，在数值前面加0是无关紧要的，但是，在C语言中，不要在十进制数前加0，会被计算机误认为是八进制数。**

# 常用的库函数 #

C语言提供了几个常用的库函数，声明如下：

int   atoi(const char \*nptr);  // 把字符串nptr转换为int整数

long atol(const char \*nptr);  // 把字符串nptr转换为long整数

int   abs(const int j);        // 求int整数的绝对值

long labs(const long int j);  // 求long整数的绝对值

**示例（book61.c）**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3d1Y3oxMjIxNDA3Mjk_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

**运行结果**

![20190803200920223.png][]

# 数据类型的别名 #

[C语言][C]允许程序员使用 typedef 关键字来给数据类型定义一个别名，别名一般有两个特点：1）名称更短；2）更符合程序员的习惯。

例如unsigned int起个size\_t的别名。

typedef unsigned int size\_t;

size\_t ii; 等同于 unsigned int ii;

我喜欢把整数这样起别名：

int不变。

typedef unsigned int uint;

long也不变。

typedef unsigned long ulong;

# 获取随机数 #

在实际开发中，我们会用到随机数这个功能，在C语言中，编写一些关于游戏之类的程序时就需要用到随机数。同时C语言也提供了一个标准库里面一个函数来产生随机数，而对于随机数的产生是根据种子（根据一个数值按照某种公式计算的）来变化的。

## 1、生成随机数 ##

在C语言中，我们使用 <stdlib.h> 头文件中的 srand和rand 函数来生成随机数。

void srand (unsigned int seed);   // 随机数生成器的初始化函数

int rand ();    // 获一个取随机数

srand函数初始化随机数发生器（俗称种子），在实际开发中，我们可以用时间作为参数，只要每次播种的时间不同，那么生成的种子就不同，最终的随机数也就不同，通常我们采用 <time.h> 头文件中的 time 函数即可得到一个精确到秒的时间作为种子。

rand函数会随机生成一个位于 0 ~ RAND\_MAX 之间的整数。而对RAND\_MAX 是 <stdlib.h> 头文件中的一个宏，它用来指明 rand 所能返回的随机数的最大值（CentOS 6.9中是2147483647 ）。

**       示例（book63.c）**

**      **![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3d1Y3oxMjIxNDA3Mjk_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

**       运行结果**

![20190803200958286.png][]

## 2、生成一定范围随机数 ##

在实际开发中，需求往往是一定范围内的随机数，对于产生一定范围的随机数，就需要使用一定的技巧，常用的方法是取模运算，再加上一个加法运算：

int a = rand() % 50;   // 产生0~49的随机数

如果要规定上下限：

int a = rand() % 51 + 100;   // 产生100~150的随机数

取模即取余数，rand()%51+100，rand()%51是产生 0~50 的随机数，后面+100保证 a 最小只能是 100，最大就是 50+100=150。

# 注意事项 #

1）采用gdb调试程序，gdb调试程序是基本技能，与程序员的水平高低无关。只要看不出程序的错误原因，就可以gdb来调试。

2）写程序不能碰运气，必须对自己写的代码有百分之百的把握，行有行的道理，不行有不行的原因，如果不行，可能是你对某个知识点没搞明白，还有坑，既然有坑，就要解决，不要绕过，要搞清楚原因。

3）有问题不要埋头苦搞，如果一个问题20分钟还没有解决，就在群中提出来。凡事都有一个度，过之犹如不及，把一个小问题搞半天是浪费时间。

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来源：C语言技术网（[www.freecplus.net][]）

作者：码农有道

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