C语言整数
拉斯厄尔高福 2020-04-18
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。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。
二、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2^8^-1，即255。
如果占用的内存是两个字节，无符号型取值范围是2^8^ⅹ2^8^-1。
如果占用的内存是四个字节，无符号型取值范围是2^8^ⅹ2^8^ⅹ2^8^ⅹ2^8^-1。
如果占用的内存是八个字节，无符号型取值范围是2^8^ⅹ2^8^ⅹ2^8^ⅹ2^8^ⅹ2^8^ⅹ2^8^ⅹ2^8^ⅹ2^8^-1。
如果是有符号，取值范围减半，因为符号占一个位。
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）
/*
* 程序名：book60.c，此程序演示整数占用内存的大小和取值范围。
* 作者：C语言技术网(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include <stdio.h>
int main()
{
short si; // 短整数
int ii; // 整数
long li; // 长整数
printf("sizeof short is %d\n",sizeof(short));
printf("sizeof int is %d\n",sizeof(int));
printf("sizeof long is %d\n",sizeof(long));
}运行效果
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。
| 类型简写 | 类型全称 | 长度 | 取值范围 |
|---|---|---|---|
| short | [signed] short [int] | 2字节 | -32768\~32767 |
| unsigned short | unsigned short [int] | 2字节 | 0\~65535 |
| int | [signed] int | 4字节 | -2147483648\~2147483647 |
| unsigned int | unsigned [int] | 4字节 | 0\~4294967295 |
| long | [signed] long [int] | 8字节 | -9223372036854775808\~ 9223372036854775807 |
| unsigned long | unsigned long [int] | 8字节 | 0\~18446744073709551615 |
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。
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。
三、整数的输出
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。
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，32768超出了short的取值范围。
%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。
四、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、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。
五、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）
/*
* 程序名：book61.c，此程序演示整数的atoi atol abs labs函数的使用
* 作者：C语言技术网(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> // 如果不包含这个头文件，会出现意外的结果。
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);
}运行效果
六、数据类型的别名
C语言允许程序员使用 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;
我们来看看strlen函数的帮助，strlen的返回值就是size_t类型。
七、随机数
在实际开发中，会用到随机数这个功能，例如编写游戏类的程序时就需要用到随机数。
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。
示例（book63.c）
/*
* 程序名：book63.c，此程序用于演示随机数
* 作者：C语言技术网(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main()
{
int ii;
srand(time(0)); // 播下随机种子
for (ii=0;ii<5;ii++) // 生成5个随机数
{
printf("%d ", rand()); // 获取随机数
}
printf("\n");
}运行效果
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（取余数），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。
八、课后作业
1）编写示例程序，判断short、unsigned short、int、unsigned int、long、unsigned long占用内存的字节数。
2）选择题：请问int的取值范围是多少？
（A）二十多亿 (B) -2147483648\~2147483647 (C) 0\~4294967295
3）选择题：请问long的取值范围是多少？
（A）很多个亿 (B) 足够大 (C) -9223372036854775808\~9223372036854775807
4）编写示例程序，从界面上输入数字的字符串，存放在字符串变量中，然后用atoi函数转换为整数，加上100后再输出到屏幕。
5）在C语言中，还有一种long long int的整数，各位写一个程序，测试它占用内存的字节数和取值范围，并思考long long int类型是否具备实用价值。
6）编写示例程序，测试short、unsigned short、int、unsigned、long、unsigned long赋值超出了取值范围的后果。
7）重写整数的abs和labs库函数，实现其功能，函数的声明如下：
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
8）利用已经学习的知识，自定义一个函数，函数名是ctoi，把字符的‘0‘、‘1‘、‘2‘、‘3‘、‘4‘、‘5‘、‘6‘、‘7‘、‘8‘、‘9‘转换为整数的0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。函数的声明如下：
int ctoi(const char chr); chr为用字符方式表示的数字，函数的返回值为数字的整数。
提示：采用if或switch语句，判断chr的值，直接返回结果。
调用示例：
printf("‘0‘ is %d\n",ctoi(‘0‘)); // 输出结果是‘0‘ is 0
printf("‘9‘ is %d\n",ctoi(‘9‘)); // 输出结果是‘9‘ is 9以下作业题难度较大，如果无法完成，不要过于纠结，以后功力提升了再做。
9）自定义一个函数，函数名是POW，利用已经学习的知识，求一个数的n次幂，函数的声明如下：
// 求x的y次幂，函数返回值为x的y次幂。 long POW(const int x,const int y);
调用示例：
printf("POW(2,3) is %lu\n",POW(2,3)); // 输出结果是8
printf("POW(10,3) is %lu\n",POW(10,5)); // 输出结果是10000010）编写示例程序，把字符串里的数字全部加起来，例如字符串是"90576483975423"，全部加起来结果是72。
11）重写整数的atoi和atol库函数，实现其功能，函数的声明如下：
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
提示：例如字符串的"12305"，转为整数12305，拆开就是10000+2000+300+0+5，即1*104+2*103+3*102+0*101+5*100
12）生成五十二个随机数，存放在数组中，范围是1-52，不允许重复，最后在屏幕上显示出来。
13）编写一个扑克的发牌程序，一副牌除了大小王，还有52张牌，随机洗牌，再发给四个人。
提示：
（1）把一副牌的全部牌面可以用1-52的数值表示，数组是一个好选择；
（2）洗牌就是生成范围在1-52之间不重复的随机数。
（3）定义四个数组，代表四个人，把洗好的52个数按顺序赋给四个数组就行了。如果不想定义四个数组，用一个二维数组也行。
（4）把四个数组的值显示出来，就是每个人的牌面。
九、版权声明
C语言技术网原创文章，转载请说明文章的来源、作者和原文的链接。
来源：C语言技术网（www.freecplus.net）
作者：码农有道
如果这篇文章对您有帮助，请点赞支持，或在您的博客中转发我的文章，谢谢！！！
如果文章有错别字，或者内容有错误，或其他的建议和意见，请您留言指正，非常感谢！！！
