Question

整型，顾名思义，整数类型，也就是不带小数点的数值类型。是不是太简单了？不过整型按占用内存大小和所能表示的数值范围又可分为短整型、标准整型、长整型和长长整型，分别用关键字“short int”“int”“long int”“long long int”表示。为什么要分成这么多的类型呢？想要理解这个问题，必须先了解一下内存存储相关的问题，因为这里涉及了内存大小，所以下面简单介绍一下二进制、位和字节的相关知识。

1．二进制、位和字节

我们的日常生活中离不开数字，但生活中通常所使用的都是十进制的数，而计算机只能处理二进制数，所以要把十进制数转换成相对应的二进制数，计算机才能处理。

十进制的规则是逢十进一，它的每一位都是由 0～9 的数字构成。对应的二进制的规则就是逢二进一，它的每一位只能由 0 或 1 构成。此外，在 C 语言中除了二进制，还有可能会用到八进制和十六进制。所以对于“10”，如果它是十进制数，就是 10；如果它是二进制的话，那么它所对应的十进制数就是 2；若是八进制，对应的十进制数就是 8；若是十六进制，则其对应的十进制数就是 16。下面列出十进制数 0～15 所对应的二进制、八进制和十六进制数值。

对于十进制整数 23，转换成对应的二进制码为 10111，二进制码里的每个“0”或“1”称为一个二进制位（Bit），简称位。在两个位中左为高位，右为低位。

内存的最小存储单位为字节（Byte），1 字节有 8 位（即 1 字节可以存放 8 个二进制的“0”或“1”），所以要把整数“23”存放在内存中至少需要 1 字节的空间，位数不够 8 时前面补 0。即十进制数“23”对应的 8 位二进制码为“0001 0111”，如图 2.1 所示。

图 2.1　存储在 1 字节内存中的十进制数“23”

在这 8 位中，位序为 7 的位是最高位，位序为 0 的位是最低位，其中最高位是作“正负”的标记位来使用的，称为符号位，即符号位的位值为“0”表示正数，为“1”表示负数，剩余的 7 位用于存储整数所对应的二进制码，称为数据位。所以 1 字节所能表示的取值范围从–128（二进制码为“1000 0000”）～127（二进制码为“0111 1111”），共 256 个。

要想把一个更小或更大的整数存储到内存中，8 位就显然无能为力了，必须使用更多的内存空间，例如 2 字节就拥有 16 位，可表示的取值范围变成从–32768（二进制码为“1000 0000 0000 0000”）～32767（二进制码为“0111 1111 1111 1111”），共 65536 个，扩大了 256 倍。

大家可以想象一下，如果 C 语言中只有一种整数类型的话，让其使用多少字节的内存比较合适呢？假如使用的内存字节数多，则能表示的数值范围大，但如果用它来存放一些小数值，就会造成内存的浪费；反之，如果使用的内存字节少，可能又存放不了比较大的数值，无论怎样都不能两全其美。

现在明白为什么把整型分为这么多的类型了吧，根据不同的数值大小，使用不同大小字节的内存空间，既不浪费内存空间，又能放得下相应的数值，真正做到“物尽其用”。表 2.1 是本书的开发环境下各种整型的内存大小和所能表示的取值范围。

表 2.1　整型的内存大小和取值范围

一个整型“摇身一变”成了四种类型，是不是挺有趣？其实它还可以再变出四种类型。这次新变出的四种新类型和之前的四种非常类似。

2．无符号整型

前面讲到把一个整数转换成对应的二进制码，其中的最高位是用来标记正负数的符号位。这时会不会有读者突发奇想：“那如果不要这个符号位，把它也变成数据位，用于存放整数的二进制位，不是就能多出 1 倍的取值范围吗？”不得不佩服大家的聪明，也很有想象力，但不够准确。

如果没有了表示正负整数的符号位，那么就没有了负数的表现能力，所存储的全部视为正整数。最终的结果就是正整数的取值范围扩大了一倍，但总的取值范围没变。例如 1 字节所能表示的取值范围从 0（二进制码为“0000 0000”）至 255（二进制码为“1111 1111”），还是 256 个；2 个字节的取值范围从 0（二进制码为“0000 0000 0000 0000”）至 65535（二进制码为“1111 1111 1111 1111”），还是 65536 个。

对于这种没有符号位，全是数据位的整数类型，我们称之为无符号整型，它的关键字为“unsigned”。之前所讲的四种整数类型都是有符号整型，它们也有个关键字“signed”，不过通常不用写，也就是默认的整型就是有符号的，若想使用无符号的整型，前面加上“unsigned”关键字即可。在本书的开发环境下，各种无符号整型的内存大小和取值范围如表 2.2 所示。

表 2.2　无符号整型的内存大小和取值范围