C語言整數

1、整數的概念

整數是咱們生活中經常使用的數據類型，也是編程中經常使用的一種數據，C語言使用int關鍵字來定義整數變量（int是 integer 的簡寫）。

在定義變量的時候，能夠加signed、unsigned、short和long四種修飾符。

signed：有符號的，能夠表示正數和負數。

unsigned：無符號的，只能表示正數，例如數組的下標、人的身高等。

short：短的，如今主流的64位操做系統下，整數佔用內存4個字節，使用 4
個字節保存較小的整數綽綽有餘，會空閒出兩個字節來，這些字節就白白浪費掉了。在C語言被髮明的早期，或者在單片機和嵌入式系統中，內存都是很是稀缺的資源，全部的程序都在儘量節省內存。

long：長的，更長的整數。

2、整數的取值範圍

整數的取值範圍與計算機操做系統和C語言編譯器有關，沒有一個固定的數值，咱們能夠根據它佔用的內存大小來推斷它的取值範圍。

一個字節有8個位，表示的數據的取值範圍是2^8^-1，即255。

若是佔用的內存是兩個字節，無符號型取值範圍是2^8^ⅹ2^8^-1。

若是佔用的內存是四個字節，無符號型取值範圍是2^8^ⅹ2^8^ⅹ2^8^ⅹ2^8^-1。

若是佔用的內存是八個字節，無符號型取值範圍是2^8^ⅹ2^8^ⅹ2^8^ⅹ2^8^ⅹ2^8^ⅹ2^8^ⅹ2^8^ⅹ2^8^-1。

若是是有符號，取值範圍減半，由於符號佔一個位。

下面用一個示例代碼來測試各類整數佔用內存的大小。

示例（book60.c）

/*
 * 程序名：book60.c，此程序演示整數佔用內存的大小和取值範圍。
 * 做者：C語言技術網(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include <stdio.h>

int main()
{
  short si;   // 短整數
  int   ii;   // 整數
  long  li;   // 長整數

  printf("sizeof short is %d\n",sizeof(short));
  printf("sizeof int is %d\n",sizeof(int));
  printf("sizeof long is %d\n",sizeof(long));
}

運行效果

sizeof是C語言中保留關鍵字，是一種運算符，不是函數，sizeof其實是獲取了數據在內存中所佔用的存儲空間，以字節爲單位。

int ii;       // sizeof(int)和sizeof(ii)均可以。

根據book60.c的測試結果，咱們能夠獲得各類整數的取值範圍。

類型簡寫	類型全稱	長度	取值範圍
short	[signed] short [int]	2字節	-32768\~32767
unsigned short	unsigned short [int]	2字節	0\~65535
int	[signed] int	4字節	-2147483648\~2147483647
unsigned int	unsigned [int]	4字節	0\~4294967295
long	[signed] long [int]	8字節	-9223372036854775808\~ 9223372036854775807
unsigned long	unsigned long [int]	8字節	0\~18446744073709551615

注意：

1）計算機用最高位1位來表達符號，unsigned修飾過的正整數不須要符號位，在表達正整數的時候比signed修飾的正整數取值大一倍。

2）在寫程序的時候，上表中括號[]的單詞能夠省略不書寫。

3）在寫程序的時候，給整數變量賦值不能超出變量的取值範圍，編譯的時候會出現相似如下的錯誤，程序運行也可能產生不可預後的後果。

4）如今計算機的內存不值錢，建議程序員少用short，慎用int，多用long，內存不是問題，程序的穩定高於一切。

3、整數的輸出

如下表格中，重點記住第1、二行十進制的輸出格式，二十年來，八進制數我歷來沒有用過，十六進制數只在顯示內存的地址時見過，因此你們沒必要關心八進制和十六進制的相關知識，瞭解便可。

注意一個坑：輸出格式控制符的類型最好與變量的類型一一對應，不然會出現意外的後果，示例：

int i=32767;
printf("i %hd,%d\n",i,i);
int j=32768;
printf("j %hd,%d\n",j,j);

輸出結果：

i 32767,32767
j -32768,32768     // 獲得了意外的輸出結果，32768超出了short的取值範圍。

%hd用於輸出短整數，最大值是32767，能夠輸出32767，但不能正常的輸出32768。

4、二進制數、八進制數和十六進制數的書寫

一個數字默認就是十進制的，表示一個十進制數字不須要任何特殊的格式。可是，表示一個二進制、八進制或者十六進制數字就不同了，爲了和十進制數字區分開來，必須採用某種特殊的寫法，具體來講，就是在數字前面加上特定的字符，也就是加前綴。

一、二進制

二進制由 0 和 1 兩個數字組成，使用時必須以0b或0B（不區分大小寫）開頭，例如：

// 如下是合法的二進制
int a = 0b101;      // 換算成十進制爲 5
int b = -0b110010;  // 換算成十進制爲 -50
int c = 0B100001;   // 換算成十進制爲 33

// 如下是非法的二進制
int m = 101010;  // 無前綴 0B，至關於十進制
int n = 0B410;    // 4不是有效的二進制數字

請注意，標準的C語言並不支持上面的二進制寫法，只是有些編譯器本身進行了擴展，才支持二進制數字。換句話說，並非全部的編譯器都支持二進制數字，只有一部分編譯器支持，而且跟編譯器的版本有關係。

二、八進制

八進制由 0\~7 八個數字組成，使用時必須以0開頭（注意是數字 0，不是字母o），例如：

// 如下是合法的八進制數
int a = 015;      // 換算成十進制爲 13
int b = -0101;    // 換算成十進制爲 -65
int c = 0177777;  // 換算成十進制爲 65535

// 如下是非法的八進制
int m = 256;  // 無前綴 0，至關於十進制
int n = 03A2;  // A不是有效的八進制數字

三、十六進制

十六進制由數字 0\~九、字母 A\~F 或a\~f（不區分大小寫）組成，使用時必須以0x或0X（不區分大小寫）開頭，例如：

// 如下是合法的十六進制
int a = 0X2A;   // 換算成十進制爲 42
int b = -0XA0;  // 換算成十進制爲 -160
int c = 0xffff;   // 換算成十進制爲 65535

// 如下是非法的十六進制
int m = 5A;    // 沒有前綴 0X，是一個無效數字
int n = 0X3H;  // H不是有效的十六進制數字

四、須要注意的坑

在現實生活和工做中，咱們在寫十進制數的時候，爲了對齊或其它緣由，在數值前面加0是可有可無的，可是，在C語言中，不要在十進制數前加0，會被計算機誤認爲是八進制數。

5、經常使用的庫函數

C語言提供了幾個經常使用的庫函數，聲明以下：

int  atoi(const char *nptr);    // 把字符串nptr轉換爲int整數
long atol(const char *nptr);     // 把字符串nptr轉換爲long整數
int  abs(const int j);            // 求int整數的絕對值
long labs(const long int j);     // 求long整數的絕對值

示例（book61.c）

/*
 * 程序名：book61.c，此程序演示整數的atoi atol abs labs函數的使用
 * 做者：C語言技術網(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>   // 若是不包含這個頭文件，會出現意外的結果。

int main()
{
  int  ii;
  long ll;

  ii=atoi("-2147483647");
  ll=atol("-9223372036854775807");
  printf("ii=%d\n",ii);
  printf("ll=%ld\n",ll);

  ii=abs(ii);
  ll=labs(ll);
  printf("ii=%d\n",ii);
  printf("ll=%ld\n",ll);
}

運行效果

6、數據類型的別名

C語言容許程序員使用 typedef關鍵字來給數據類型定義一個別名，別名通常有兩個特色：1）名稱更短；2）更符合程序員的習慣。

例如unsigned int起個size_t的別名。

typedef unsigned int size_t;
size_t ii; 等同於 unsigned int ii;

咱們來看看strlen函數的幫助，strlen的返回值就是size_t類型。

7、隨機數

在實際開發中，會用到隨機數這個功能，例如編寫遊戲類的程序時就須要用到隨機數。

一、生成隨機數

在C語言中，咱們使用 \<stdlib.h\> 頭文件中的 srand和rand 函數來生成隨機數。

void srand(unsigned int seed);   // 隨機數生成器的初始化函數
int  rand();                        // 獲一個取隨機數

srand函數初始化隨機數發生器（俗稱種子），在實際開發中，咱們能夠用時間做爲參數，只要每次播種的時間不一樣，那麼生成的種子就不一樣，最終的隨機數也就不一樣，一般咱們採用\<time.h\> 頭文件中的 time 函數便可獲得一個精確到秒的時間做爲種子。

示例（book63.c）

/*
 * 程序名：book63.c，此程序用於演示隨機數
 * 做者：C語言技術網(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int main()
{
  int ii;

  srand(time(0));  // 播下隨機種子

  for (ii=0;ii<5;ii++)  // 生成5個隨機數
  {
    printf("%d ", rand());  // 獲取隨機數
  }

  printf("\n");
}

運行效果

二、生成必定範圍隨機數

在實際開發中，需求每每是必定範圍內的隨機數，對於產生必定範圍的隨機數，就須要使用必定的技巧，經常使用的方法是取模運算（取餘數），再加上一個加法運算：

int a = rand() % 50;   // 產生0~49的隨機數

若是要規定上下限：

int a = rand() % 51 + 100;   // 產生100~150的隨機數

取模即取餘數，rand()%51+100，rand()%51是產生 0\~50 的隨機數，後面+100保證 a最小隻能是 100，最大就是 50+100=150。

8、課後做業

1）編寫示例程序，判斷short、unsigned short、int、unsigned int、long、unsigned long佔用內存的字節數。

2）選擇題：請問int的取值範圍是多少？

（A）二十多億 (B) -2147483648\~2147483647 (C) 0\~4294967295

3）選擇題：請問long的取值範圍是多少？

（A）不少個億 (B) 足夠大 (C) -9223372036854775808\~9223372036854775807

4）編寫示例程序，從界面上輸入數字的字符串，存放在字符串變量中，而後用atoi函數轉換爲整數，加上100後再輸出到屏幕。

5）在C語言中，還有一種long long int的整數，各位寫一個程序，測試它佔用內存的字節數和取值範圍，並思考long long int類型是否具有實用價值。

6）編寫示例程序，測試short、unsigned short、int、unsigned、long、unsigned long賦值超出了取值範圍的後果。

7）重寫整數的abs和labs庫函數，實現其功能，函數的聲明以下：

int   ABS(const int j);                 // 求int整數的絕對值
long LABS(const long int j);           // 求long整數的絕對值

8）利用已經學習的知識，自定義一個函數，函數名是ctoi，把字符的'0'、'1'、'2'、'3'、'4'、'5'、'6'、'7'、'8'、'9'轉換爲整數的0、一、二、三、四、五、六、七、八、9。函數的聲明以下：

int ctoi(const char chr);
chr爲用字符方式表示的數字，函數的返回值爲數字的整數。

提示：採用if或switch語句，判斷chr的值，直接返回結果。

調用示例：

printf("'0' is %d\n",ctoi('0'));    // 輸出結果是'0' is 0
printf("'9' is %d\n",ctoi('9'));    // 輸出結果是'9' is 9

如下做業題難度較大，若是沒法完成，不要過於糾結，之後功力提高了再作。

9）自定義一個函數，函數名是POW，利用已經學習的知識，求一個數的n次冪，函數的聲明以下：

// 求x的y次冪，函數返回值爲x的y次冪。
long  POW(const int x,const int y);

調用示例：

printf("POW(2,3) is %lu\n",POW(2,3));      // 輸出結果是8
printf("POW(10,3) is %lu\n",POW(10,5));    // 輸出結果是100000

10）編寫示例程序，把字符串裏的數字所有加起來，例如字符串是"90576483975423"，所有加起來結果是72。

11）重寫整數的atoi和atol庫函數，實現其功能，函數的聲明以下：

int   ATOI(const char *nptr);   // 把字符串nptr轉換爲int整數
long ATOL(const char *nptr);     // 把字符串nptr轉換爲long整數

提示：例如字符串的"12305"，轉爲整數12305，拆開就是10000+2000+300+0+5，即1*104+2*103+3*102+0*101+5*100

12）生成五十二個隨機數，存放在數組中，範圍是1-52，不容許重複，最後在屏幕上顯示出來。

13）編寫一個撲克的發牌程序，一副牌除了大小王，還有52張牌，隨機洗牌，再發給四我的。

提示：

（1）把一副牌的所有牌面能夠用1-52的數值表示，數組是一個好選擇；

（2）洗牌就是生成範圍在1-52之間不重複的隨機數。

（3）定義四個數組，表明四我的，把洗好的52個數按順序賦給四個數組就好了。若是不想定義四個數組，用一個二維數組也行。

（4）把四個數組的值顯示出來，就是每一個人的牌面。

9、版權聲明

C語言技術網原創文章，轉載請說明文章的來源、做者和原文的連接。
來源：C語言技術網（www.freecplus.net）
做者：碼農有道

若是這篇文章對您有幫助，請點贊支持，或在您的博客中轉發個人文章，謝謝！！！若是文章有錯別字，或者內容有錯誤，或其餘的建議和意見，請您留言指正，很是感謝！！！