C语言整数

1、整数的概念

整数是咱们生活中经常使用的数据类型，也是编程中经常使用的一种数据，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，能够加signed、unsigned、short和long四种修饰符。

signed：有符号的，能够表示正数和负数。

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，如今主流的64位操做系统下，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，内存都是很是稀缺的资源，全部的程序都在尽量节省内存。

long：长的，更长的整数。

2、整数的取值范围

整数的取值范围与计算机操做系统和C语言编译器有关，没有一个固定的数值，咱们能够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。

若是占用的内存是两个字节，无符号型取值范围是2^8^ⅹ2^8^-1。

若是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。

若是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。

若是是有符号，取值范围减半，由于符号占一个位。

下面用一个示例代码来测试各类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。
 * 做者：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其实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)均可以。

根据book60.c的测试结果，咱们能够获得各类整数的取值范围。

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修饰过的正整数不须要符号位，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[]的单词能够省略不书写。

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，编译的时候会出现相似如下的错误，程序运行也可能产生不可预后的后果。

4）如今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。

3、整数的输出

如下表格中，重点记住第1、二行十进制的输出格式，二十年来，八进制数我历来没有用过，十六进制数只在显示内存的地址时见过，因此你们没必要关心八进制和十六进制的相关知识，了解便可。

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，不然会出现意外的后果，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     // 获得了意外的输出结果，32768超出了short的取值范围。

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

4、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须要任何特殊的格式。可是，表示一个二进制、八进制或者十六进制数字就不同了，为了和十进制数字区分开来，必须采用某种特殊的写法，具体来讲，就是在数字前面加上特定的字符，也就是加前缀。

一、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：

// 如下是合法的二进制
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

// 如下是非法的二进制
int m = 101010;  // 无前缀 0B，至关于十进制
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，只是有些编译器本身进行了扩展，才支持二进制数字。换句话说，并非全部的编译器都支持二进制数字，只有一部分编译器支持，而且跟编译器的版本有关系。

二、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：

// 如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

// 如下是非法的八进制
int m = 256;  // 无前缀 0，至关于十进制
int n = 03A2;  // A不是有效的八进制数字

三、十六进制

十六进制由数字 0\~九、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：

// 如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

// 如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

四、须要注意的坑

在现实生活和工做中，咱们在写十进制数的时候，为了对齐或其它缘由，在数值前面加0是可有可无的，可是，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。

5、经常使用的库函数

C语言提供了几个经常使用的库函数，声明以下：

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
 * 做者：C语言技术网(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>   // 若是不包含这个头文件，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

6、数据类型的别名

C语言容许程序员使用 typedef关键字来给数据类型定义一个别名，别名通常有两个特色：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;

咱们来看看strlen函数的帮助，strlen的返回值就是size_t类型。

7、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须要用到随机数。

一、生成随机数

在C语言中，咱们使用 \<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，咱们能够用时间做为参数，只要每次播种的时间不一样，那么生成的种子就不一样，最终的随机数也就不一样，一般咱们采用\<time.h\> 头文件中的 time 函数便可获得一个精确到秒的时间做为种子。

示例（book63.c）

/*
 * 程序名：book63.c，此程序用于演示随机数
 * 做者：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

二、生成必定范围随机数

在实际开发中，需求每每是必定范围内的随机数，对于产生必定范围的随机数，就须要使用必定的技巧，经常使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

若是要规定上下限：

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。

8、课后做业

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）不少个亿 (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，而后用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类型是否具有实用价值。

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，函数的声明以下：

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、一、二、三、四、五、六、七、八、9。函数的声明以下：

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

如下做业题难度较大，若是没法完成，不要过于纠结，之后功力提高了再作。

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，函数的声明以下：

// 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100000

10）编写示例程序，把字符串里的数字所有加起来，例如字符串是"90576483975423"，所有加起来结果是72。

11）重写整数的atoi和atol库函数，实现其功能，函数的声明以下：

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，不容许重复，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，再发给四我的。

提示：

（1）把一副牌的所有牌面能够用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，表明四我的，把洗好的52个数按顺序赋给四个数组就好了。若是不想定义四个数组，用一个二维数组也行。

（4）把四个数组的值显示出来，就是每一个人的牌面。

9、版权声明

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来源：C语言技术网（www.freecplus.net）
做者：码农有道

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