本节必须掌握的知识点：
整型数据类型的取值范围
示例八
代码分析
汇编解析
获取数据类型的取值范围
3.3.1 整型数据类型取值范围
整型是用来表示限定范围内连续整数的数据类型。表3-1列出了C语言编译器定义的整型数据类型及其大小和取值范围。
| 类型 | 存储大小 | 值范围 |
| 整型 int | 2或4字节 | 【-32768 ~32767】或 【-2147483648~2147483647】 |
| 短整型 short int | 2字节 | 【-32768 到 32767】 |
| 长整型 long int | 4字节 | 【-2147483648~2147483647】 |
| 无符号整型 unsigned int | 2或4字节 | 【0 ~65535】 或【 0 ~4294967295】 |
| 无符号短整型 unsigned short int | 2字节 | 【0 ~65535】 |
| 无符号长整型 unsigned long int | 4字节 | 【 0 ~4294967295】 |
表3-1整型数据类型
【注：各种数据类型的存储大小与操作系统位数有关，如下表3-2、3-3、3-4所示，分别列出了16位、32位、64位操作系统中基本类型存储的字节大小】
【16位操作系统】
| 类型 | 存储大小 | 值范围 |
| 整型 int | 2字节 | 【-32768 ~32767】 |
| 短整型 short int | 2字节 | 【-32768 到 32767】 |
| 长整型 long int | 4字节 | 【-2147483648~2147483647】 |
| 无符号整型 unsigned int | 2 | 【0 ~65535】 |
| 无符号短整型 unsigned short int | 2字节 | 【0 ~65535】 |
| 无符号长整型 unsigned long int | 4字节 | 【 0 ~4294967295】 |
表3-2 16位操作系统整型数据类型
【32位操作系统】
| 类型 | 存储大小 | 值范围 |
| 整型 int | 4字节 | 【-2147483648~2147483647】 |
| 短整型 short int | 2字节 | 【-32768 到 32767】 |
| 长整型 long int | 4字节 | 【-2147483648~2147483647】 |
| 无符号整型 unsigned int | 4字节 | 【 0 ~4294967295】 |
| 无符号短整型 unsigned short int | 2字节 | 【0 ~65535】 |
| 无符号长整型 unsigned long int | 4字节 | 【 0 ~4294967295】 |
表3-3 32位操作系统整型数据类型
【64位操作系统】
| 类型 | 存储大小 | 值范围 |
| 整型 int | 4字节 | 【-2147483648~2147483647】 |
| 短整型 short int | 2字节 | 【-32768 到 32767】 |
| 长整型 long int | 8字节 | 【-9223372036854775808~ 9223372036854775807】 |
| long long | 8字节 | 【-9223372036854775808~ 9223372036854775807】 |
| _int64 | 8字节 | 【-9223372036854775808~ 9223372036854775807】 |
| 无符号整型 unsigned int | 4字节 | 【 0 ~ 4294967295】 |
| 无符号短整型 unsigned short int | 2字节 | 【0 ~ 65535】 |
| 无符号长整型 unsigned long int | 8字节 | 【 0 ~ 18446744073709551615】 |
| unsigned long long | 8字节 | 【0 ~ 18446744073709551615】 |
| unsigned __int64 | 8字节 | 【0 ~ 18446744073709551615】 |
表3-4 64位操作系统整型数据类型
接下来以代码+解释说明的形式详细讲述怎样使用这些数据类型，怎样检测数据类型，以及怎么判断它的取值范围。
我们以32位操作系统下的整型数据类型为例。
【整型】
“整型”从字面理解是整数类型的意思，整数类型只能存储整数，不能存储小数。整型按照存储空间的大小可以分为short类型、int类型、long类型和long long类型。如果存储的数据超出该数据类型的存储空间，则会溢出，造成数据丢失。或者编译时以错误提示的形式告知。C语言编译器在编译时会对数据类型做严格的检查，帮助程序员减少错误的发生。
如果按取值范围来划分，我们又可以把整型分为有符号整型和无符号整型。在C语言中，无符号类型表示非负整数，即大于或等于0的数；有符号类型既可以是正数也可以是负数，也可以是0，但只能是整数。
实验二十三：超出数据类型存储空间
以示例七为例，控制台窗口输入一个超出范围的整数值，如下所示：
请输入一个整型:
11111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
用户输入的内容是-1。
源程序中定义控制台输入的整数值存储在int类型的变量y中。在C语言中，如果有符号整数超出范围，将以其最大值的补码形式存储。如果无符号整数溢出，将丢弃溢出的数据位。假如存储的是一个超大值，编译器将提示错误信息。
还存在另外一种情况，假如是控制台输入一个超大值，不论是有符号整型还是无符号整型，最终存储值均为-1。
仍以示例其为例，将变量y修改为无符号整型：
unsigned int y; //准备变量
请输入一个整型:
11111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
用户输入的内容仍然是-1。
举例
#include <stdio.h>
int main()
{
unsigned int a = 0x100000000;//丢弃最高位1
int b = 0xffffffff; //int类型最大值0x7fffffff的补码为0x10000001
printf("a=%u, b=%d\n", a, b);
return 0;
}
运行结果：
a=0, b=-1
假设是一个超大值：
unsigned int a = 222222222222222222222222222222222222;
编译时提示：
error C2177: 常量太大
注：计算补码的方法：符号位不变，其余各位取反后加1。
3.3.2 示例八
接下来验证int、short int、long int有符号整型能储存多少字节。
示例代码八
int main(void)
{
int i = 0;
printf("int 存储大小 : %u byte\n", sizeof(i));//无符号整型输出
short int x = 0;//【可以缩写为 short x = 0;】
printf("short 存储大小 : %u byte\n", sizeof(x));//无符号整型输出
long int y = 0;//【可以缩写为 long y = 0;】
printf("long 存储大小 : %lu byte\n", sizeof(y));//无符号长整型输出
system("pause");
return 0;
}
●输出结果：
int存储大小 : 4 byte
short 存储大小 : 2 byte
long 存储大小 : 4 byte
请按任意键继续. . .
3.3.3 代码分析
示例八输出的结果显示：
在VS编译器中，使用sizeof()运算符取出有符号整型数据长度。int存储空间大小为4字节；short 存储空间大小为2字节；long存储空间大小为4字节。
printf函数输出的格式化说明符’%u’表示无符号整型unsigned int格式，’%lu’表示long unsigned无符号长整数格式。之所以使用无符号整数格式输出，说明使用sizeof()运算符取出的数据类型的长度均为以字节为单位的正整数。
当然在这里使用’%d’有符号整数格式输出也是没有问题的，只要不超出有符号整数的数据范围即可。在很多情况下，程序员处于习惯的原因，使用有符号整数数据类型显示无符号整数，但是建议采用规范的编码格式，避免不必要的错误。
实验二十四：超出数据类型存储空间
将示例八中printf函数的格式化说明符改为’%d’，
printf("int 存储大小 : %d byte\n", sizeof(i));
printf("short 存储大小 : %d byte\n", sizeof(x));
printf("long 存储大小 : %d byte\n", sizeof(y));
按F7编译：
=========生成: 成功 1 个，失败 0 个，最新 0 个，跳过 0 个 ==========
然后输出结果：
int 存储大小 : 4 byte
short 存储大小 : 2 byte
long 存储大小 : 4 byte
请按任意键继续. . .
3.3.4 汇编解析
■汇编代码
;C标准库头文件和导入库
include vcIO.inc
.data ;全局区
i sdword 0 ;等价于int类型
x sword 0 ;等价于short int类型
y sdword 0 ;等价于long int类型
.const ;常量区
szMsg1 db "int 存储大小 : %u byte",0dh,0ah,0
szMsg2 db "short 存储大小 : %u byte",0dh,0ah,0
szMsg3 db "long 存储大小 : %lu byte",0dh,0ah,0
.code ;代码区
start:
push sizeof i
push offset szMsg1
call printf
;
push sizeof x
push offset szMsg2
call printf
;
push sizeof y
push offset szMsg3
call printf
;
invoke _getch
ret
end start
●输出结果：
int 存储大小 : 4 byte
short 存储大小 : 2 byte
long 存储大小 : 4 byte
汇编代码中，使用sizeof操作符取出变量的长度。汇编数据类型sdword等价于C语言数据类型int，sword类型等价于short int类型，sdword类型等价于long int类型。
■反汇编代码
int i = 0;
00E81838 mov dword ptr [i],0
printf("int存储大小 : %u byte\n", sizeof(i));//无符号整型输出
00E8183F push 4
00E81841 push offset string "int
\xb4\xe6\xb4\xa2\xb4\xf3\xd0\xa1 : %u byte\n" (0E87B30h)
00E81846 call _printf (0E8104Bh)
00E8184B add esp,8
short int x = 0;//【可以缩写为 short x = 0;】
00E8184E xor eax,eax
short int x = 0;//【可以缩写为 short x = 0;】
00E81850 mov word ptr [x],ax
printf("short存储大小 : %u byte\n", sizeof(x));//无符号整型输出
00E81854 push 2
00E81856 push offset string "short
\xb4\xe6\xb4\xa2\xb4\xf3\xd0\xa1 : %u byte\n" (0E87B4Ch)
00E8185B call _printf (0E8104Bh)
00E81860 add esp,8
long int y = 0;//【可以缩写为 long y = 0;】
00E81863 mov dword ptr [y],0
printf("long存储大小 : %lu byte\n", sizeof(y));//无符号长整型输出
00E8186A push 4
00E8186C push offset string "long
\xb4\xe6\xb4\xa2\xb4\xf3\xd0\xa1 : %lu byte\n" (0E87B6Ch)
00E81871 call _printf (0E8104Bh)
00E81876 add esp,8
观察下面的反汇编语句：
int i = 0;
mov dword ptr [i],0
short int x = 0;//【可以缩写为 short x = 0;】
mov word ptr [x],ax
long int y = 0;//【可以缩写为 long y = 0;】
mov dword ptr [y],0
int类型对应汇编dword类型是4字节； short类型对应word类型是2字节；long类型对应dword类型是4字节。
提示
1、在C语言中int字长和机器字长相同；
2、操作系统字长和机器字长未必一致；（比如在64位系统下运行32位程序。）
3、编译器根据操作系统字长来规定int字长的；
在Linux系统上，int的字长与处理器的字长一致；在Windows操作系统上，操作系统的字长与处理器的字长不一定一致，编译器根据系统的字长来定义int的字长。
4．在VS编译器中，默认缺省的数据类型为int类型，默认缺省的浮点类型是double类型。
3.3.5 获取数据类型的取值范围
实验二十五：获取有符号数据类型的取值范围
C标准库<limits.h>头文件中使用宏定义了各种数据类型的取值范围，宏定义可以直接使用，例如CHAR_BIT、INT_MIN、INT_MAX等，具体见附录D。
/*
limits.h 头文件取数据类型取值范围
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <limits.h>
int main(void)
{
printf("The number of bits in a byte %d\n", CHAR_BIT);//一个字节数据位数
printf("The minimum value of INT = %d\n", INT_MIN); // int 最小值
printf("The maximum value of INT = %d\n", INT_MAX); // int 最大值
printf("The minimum value of SHORT INT = %d\n", SHRT_MIN);// short 最小值
printf("The maximum value of SHORT INT = %d\n", SHRT_MAX);// short 最大值
printf("The minimum value of LONG = %ld\n", LONG_MIN); // long 最小值
printf("The maximum value of LONG = %ld\n", LONG_MAX); // long 最大值
system("pause");
return 0;
}
●输出结果：
The number of bits in a byte 8
The minimum value of INT = -2147483648
The maximum value of INT = 2147483647
The minimum value of SHORT INT = -32768
The maximum value of SHORT INT = 32767
The minimum value of LONG = -2147483648
The maximum value of LONG = 2147483647
请按任意键继续. . .
●查看limits.h头文件
VS中鼠标选中limits.h头文件，点击鼠标右键，选中“打开文档<limits.h>”，显示内容如下：
//
// limits.h
//
// Copyright (c) Microsoft Corporation. All rights reserved.
//
// The C Standard Library <limits.h> header.
//
#pragma once
#define _INC_LIMITS
#include <vcruntime.h>
_CRT_BEGIN_C_HEADER
#define CHAR_BIT 8// number of bits in a char
#define SCHAR_MIN (-128) // minimum signed char value
#define SCHAR_MAX 127 // maximum signed char value
#define UCHAR_MAX 0xff // maximum unsigned char value
#ifndef _CHAR_UNSIGNED
#define CHAR_MIN CHAR_MIN // mimimum char value
#define CHAR_MAX SCHAR_MAX // maximum char value
#else
#define CHAR_MIN 0
#define CHAR_MAX UCHAR_MAX
#endif
#define MB_LEN_MAX 5 // max. # bytes in multibyte char
#define SHRT_MIN (-32768) // minimum (signed) short value
#define SHRT_MAX 32767 // maximum (signed) short value
#define USHRT_MAX 0xffff // maximum unsigned short value
#define INT_MIN (-2147483647 - 1) // minimum (signed) int value
#define INT_MAX 2147483647 // maximum (signed) int value
#define UINT_MAX 0xffffffff // maximum unsigned int value
#define LONG_MIN (-2147483647L - 1) // minimum (signed) long value
#define LONG_MAX 2147483647L // maximum (signed) long value
#define ULONG_MAX 0xffffffffUL // maximum unsigned long value
#define LLONG_MAX 9223372036854775807i64 // maximum signed long long int value
#define LLONG_MIN (-9223372036854775807i64 - 1) // minimum signed long long int value
#define ULLONG_MAX 0xffffffffffffffffui64 // maximum unsigned long long int value
#define _I8_MIN (-127i8 - 1) // minimum signed 8 bit value
#define _I8_MAX 127i8 // maximum signed 8 bit value
#define _UI8_MAX 0xffui8 // maximum unsigned 8 bit value
#define _I16_MIN (-32767i16 - 1) // minimum signed 16 bit value
#define _I16_MAX 32767i16 // maximum signed 16 bit value
#define _UI16_MAX 0xffffui16 // maximum unsigned 16 bit value
#define _I32_MIN (-2147483647i32 - 1) // minimum signed 32 bit value
#define _I32_MAX 2147483647i32 // maximum signed 32 bit value
#define _UI32_MAX 0xffffffffui32 // maximum unsigned 32 bit value
// minimum signed 64 bit value
#define _I64_MIN (-9223372036854775807i64 - 1)
// maximum signed 64 bit value
#define _I64_MAX 9223372036854775807i64
// maximum unsigned 64 bit value
#define _UI64_MAX 0xffffffffffffffffui64
#if _INTEGRAL_MAX_BITS >= 128
// minimum signed 128 bit value
#define _I128_MIN (-170141183460469231731687303715884105727i128 - 1)
// maximum signed 128 bit value
#define _I128_MAX 170141183460469231731687303715884105727i128
// maximum unsigned 128 bit value
#define _UI128_MAX 0xffffffffffffffffffffffffffffffffui128
#endif
#ifndef SIZE_MAX
#ifdef _WIN64
#define SIZE_MAX _UI64_MAX
#else
#define SIZE_MAX UINT_MAX
#endif
#endif
#if __STDC_WANT_SECURE_LIB__
#ifndef RSIZE_MAX
#define RSIZE_MAX (SIZE_MAX >> 1)
#endif
#endif
_CRT_END_C_HEADER
实验二十六：获取无符号数据类型的长度
前面介绍了有符号类型，接下来我们按同样的步骤查看无符号整型unsignedint、unsigned short int、unsigned long int能储存多少字节。
/*
输出无符号整型的长度
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
unsigned int i = 0;
unsigned short int s = 0;//【可以缩写为unsigned short s = 0;】
unsigned long int l = 0;//【可以缩写为 unsigned long l = 0;】
printf("unsigned int 存储大小 : %u byte\n", sizeof(i));
printf("unsigned short int 存储大小 : %u byte\n", sizeof(s));
printf("unsigned long int 存储大小 : %u byte\n", sizeof(l));
system("pause");
return 0;
}
●输出结果：
unsigned int 存储大小 : 4 byte
unsigned short int 存储大小 : 2 byte
unsigned long int 存储大小 : 4 byte
请按任意键继续. . .
结论
unsigned int 存储空间大小为4字节；unsigned short int 存储空间大小为2字节；unsigned long int 存储空间大小为4字节；
unsigned int、unsigned short int、unsigned long int的 范围在这里就不做实验了，希望读者能够自己动手完成【同样使用limits.h库函数】。
【无符号整型和有符号整型的区别】
本节只对32位操作系统下int 和unsigned int做比较。
int：有符号整数，占4个字节，可表示范围【-2147483648~2147483647】。
unsigned int：无符号整数，占4个字节，可表示范围【 0 ~4294967295】。
在C语言中初始化 int i = -1;其实等价与signed int i = -1;关键字signed可以省略。因为C语言默认就是有符号类型的。
为了说明signed和unsigned的区别，首先要搞清楚数据在内存中是如何存储的。
举例
Unsigned int i =1;变量i在内存中是 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001存储的，由于unsigned int 是无符号整型，所以它的32位全部用来存储数据；用图表的形式表示：
int j = -1;由于int是有符号整型，所以就要考虑符号位的问题了。还有一点就是正数是以它自身形式存储的，而负数是以补码的形式存储的，参见《X86汇编基础教程》预备知识，此处不再赘述，直接写出-1原码、反码、补码。
实验二十七：获取无符号数据类型的长度
分别定义int类型变量j和unsigned int类型变量i，并给两个变量赋给相同的值-1，然后分别按照’%u’和’%d’格式输出。
/*
输出无符号整型和有符号整数
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
unsigned int i = 0;
int j = -1;
i = j;
printf("i = %u\n", i);
printf("j = %d\n", j);
system("pause");
return 0;
}
●输出结果：
i = 4294967295
j = -1
请按任意键继续. . .
控制台窗口中显示的”i = 4294967295“，这个结果怎么来的呢？
因为变量j为int有符号整数类型，值为-1，负整数以补码形式存储在内存中，-1的补码是：
变量i为unsigned int无符号整数类型，存储时编译器将-1转换为补码然后存储到内存中，无符号整数将32位全部看作是数值位，因此按照无符号整数格式输出的0xffffffff的十进制数为4294967295。
unsigned int 类型的取值范围0 ~4294967295，即0~232-1，int 类型的取值范围-231~231-1，-1是最大负整数，如下图所示：
图3-4 32位整数取值范围
在图3-4中，无符号数均为正数，取值范围是：【0~0xFFFFFFFF】。
有符号数正整数的范围是:【0~0x7FFFFFFF】。
有符号数负整数的范围是:【0x80000000~0xFFFFFFFF】。
接下来我们在内存中观察变量i和变量j的值：
第一步：在VS中unsigned int i = 0;一行F9下断点；
第二步：F5调试执行，在监视窗口1输入’&i’和’&j’，监视窗口显示两个变量的初始值：
| 名称 | 值 | 类型 | |
| ▶ | &i | 0x001ffd7c {0xcccccccc} | unsigned int * |
| ▶ | &j | 0x001ffd70 {0xcccccccc} | int * |
第三步：F10单步执行到ystem("pause");语句，此时监视窗口按照十六进制格式显示内容如下：
| 名称 | 值 | 类型 | |
| ▶ | &i | 0x001ffd7c {0xffffffff} | unsigned int * |
| ▶ | &j | 0x001ffd70 {0xffffffff} | int * |
第四步：监视窗口点击鼠标右键，去掉“十六进制显示”选项，按照默认十进制格式显示内容如下：
| 名称 | 值 | 类型 | |
| 已返回 printf | 7 | int | |
| i | 4294967295 | unsigned int | |
| j | -1 | int |
其中已返回printf表示printf函数的返回值为7，即7个字符"j = %d\n"。
以上介绍的是整型数据类型，下面介绍浮点型数据类型。
