Стивен Прата - Язык программирования C. Лекции и упражнения (6-е изд.) 2015

В стандарте языка С предоставлены указания по минимально допустимому размеру для каждого базового типа данных. Минимальный диапазон значений для типов short и int составляет от -32 767 до 32 767, соответствуя 16-битной единице памяти, а минимальный диапазон для типа long — от -2 147 483 647 до 2 147 483 647, что соответствует 32-битной единице. Для типов unsigned short и unsigned int минимальный диапазон охватывает числа от 0 до 65 535, а для типа unsigned long он находится в пределах от 0 до 4 294 967 295. Тип long long предназначен для поддержки 64-битных данных. Его минимальный диапазон довольно внушителен и простирается от -9 223 372 036 854 775 807 до 9 223 372 036 854 775 807. Минимальный диапазон для типа unsigned long long охватывает числа от 0 до 18 446 744 073 709 551 615.

Когда должны использоваться разнообразные вариации типа int? Для начала рассмотрим типы без знака. Их вполне естественно применять для подсчета, поскольку в таких случаях отрицательные числа не нужны, к тому же типы без знака делают возможными более высокие положительные значения, чем типы со знаком.

Тип long должен использоваться, когда необходимы числа, которые он позволяет поддерживать, а int — нет. Тем не менее, в системах, где тип long длиннее int, применение типа long может замедлить вычисления, поэтому его не стоит использовать без крайней необходимости. Еще один момент: если вы пишете код для машины, на которой типы int и long имеют один и тот же размер, а вам нужны 32-битные целые числа, то выбирайте тип long, а не int, чтобы программа функционировала корректно в случае переноса на 16-разрядную машину. Аналогично, применяйте тип long long, если требуются 64-битные целочисленные значения.

Пользуйтесь типом short в целях экономии памяти, например, в случае, когда нужно 16-битное значение в системе, в которой int занимает 32 бита. Обычно экономия памяти важна, только если в программе обрабатываются массивы целых чисел, которые велики по сравнению с доступной памятью системы. Еще одна причина для применения типа short связана с тем, что по своему размеру он может соответствовать аппаратным регистрам, используемым отдельными компонентами системы.

Целочисленное переполнение

Что произойдет, если целое число окажется больше, чем допускает выбранный для него тип? Давайте присвоим целочисленной переменной максимально возможное целое значение, добавим к нему еще какое-то целое число и посмотрим, к чему это приведет. Мы выполним это действие над типами со знаком и без знака. (В вызове функции printf() для отображения значений типа unsigned int nрименяется спецификатор %u.)

90 Глава 3

В нашей системе был получен следующий результат:

2147483647 -2147483648 -2147483647 4294967295 0 1

Целочисленная переменная без знака j действует как счетчик пробега автомобиля. Когда достигается максимальное значение, оно сбрасывается, и подсчет начинается с начала. Целочисленная переменная i ведет себя аналогично. Главное различие между ними заключается в том, что значения переменной j типа unsigned int, подобно счетчику пробега, начинаются с 0, в то время как значения переменной 1 типа int — с -2 147 483 648. Обратите внимание, что о превышении максимального значения (переполнении) переменной i ничего не сообщается. Чтобы отслеживать это, вам придется самостоятельно предусмотреть подходящий код.

Описанное здесь поведение программы регламентируется правилами языка С для беззнаковых типов. В стандарте не определено, как должны себя вести типы со знаком. Показанное здесь поведение является типовым, но вы вполне можете столкнуться с другим поведением.

Константы long и long long

Обычно, когда в коде программы используется число вроде 2345, оно хранится в памяти как относящееся к типу int. А что произойдет, если указать число, такое как 1 000 000, в системе, где тип int не способен хранить настолько большое значение? В этом случае компилятор трактует его как число типа long int, предполагая, что этого типа окажется достаточно. Если число превосходит максимально возможное значение типа long, оно будет рассматриваться как значение типа unsigned long. Если и этого не достаточно, оно интерпретируется как значение типа long long или unsigned long long, если данные типы доступны.

Восьмеричные и шестнадцатеричные константы трактуются как значения типа int, если их значение не слишком велико. Затем компилятор примеривает к ним тип unsigned int. Если и его не хватает, компилятор последовательно пробует типы long, unsigned long, long long и unsigned long long.

Иногда необходимо, чтобы компилятор сохранил небольшое число как целое значение типа long. Например, это может потребоваться при явном использовании в коде адресов памяти в IBM PC. Кроме того, некоторые стандартные функции С требуют значений типа long. Чтобы небольшая константа интерпретировалась как значение типа long, к ней можно дописать букву 1 (строчная буква L) или L. Вторая форма предпочтительнее, поскольку она не выглядит похожей на цифру 1. Следовательно, система с 16-битным типом int и 32-битным типом long трактует целое число 7 как 16-битное, а целое число 7L — как 32-битное. Суффиксы 1 и L можно также применять с восьмеричными и шестнадцатеричными числами, например, 020L и 0xlOL. Аналогично, в системах, поддерживающих тип long long, можно использовать суффикC11 или LL для указания значения типа long long, например, 3LL. Чтобы задать тип unsigned long long, добавьте к суффиксу букву и или U, как в bull, 10LLU, 6LLU и 9U11.

Данные в языке С 91

Вывод значений типов short, long, long long и unsigned

Для вывода чисел типа unsigned int nрименяйте спецификатор %u. Чтобы вывести значение типа long, используйте спецификатор формата %ld. Если типы int и long в вашей системе имеют один и тот же размер, вполне достаточно спецификатора %d, однако ваша программа не будет корректно работать при переносе в систему, где эти два типа обладают разными размерами, поэтому для long лучше применять спецификатор %ld. Вместе с префиксами х и о можно также указывать префикс 1. Таким образом, вы можете использовать спецификатор %1х для вывода целого числа типа long в шестнадцатеричном формате и спецификатор %1о — для его вывода в восьмеричном формате. Обратите внимание, что хотя язык С позволяет применять в качестве суффиксов констант и прописные, и строчные буквы, в этих спецификаторах формата используются только строчные буквы.

В языке С доступны дополнительные форматы для printf(). Первым делом, можно применять префикс h для значений типа short. Следовательно, спецификатор %hd отображает целое число типа short в десятичной форме, а спецификатор %ho отображает это же число в восьмеричной форме. Префиксы h и 1 можно использовать вместе с префиксом и для типов без знака. Например, для вывода значений типов unsigned long можно было бы указать %lu. В листинге 3.4 приведен пример. В системах, поддерживающих типы long long, для версий со знаком и без знака применяются спецификаторы %lld и %llu. Более полное обсуждение спецификаторов формата можно найти в главе 4.