什么是整数文字类型？它们是如何存储的？

Question

我刚刚开始学习 C，一个问题困扰了我一段时间。如果我写

int i = -1;
unsigned int j = 2;
unsigned int k = -2;

整数文字 -1 和 2 和 -2 的类型是什么，它是如何转换为存储在 signed int 和 unsigned int 中的？

有符号整数是什么意思，是变量还是整数字面量的属性？比如-2 是有符号整数而2 是无符号整数？

Answer 1

首先，-1 不是整数常量。它是一个由应用于常量1 的一元- 运算符组成的表达式。

在 C99 和 C11 中，十进制整数常量的类型是 int、long int 或 long long int 中的第一个，它的值适合。同样，八进制或十六进制文字的类型为 int、unsigned int、long int、unsigned long int、long long int 或 unsigned long long int。详情在N15706.4.4.1。

-1 和-2 是常量表达式。一元 - 运算符的结果与操作数具有相同的类型（即使该结果导致溢出，正如 -INT_MIN 在大多数实现中所做的那样）。

int i = -1;

常量1 和表达式-1 都是int 类型。该值存储在int对象i中；无需转换。 （严格来说是从int转换成int，不过没关系。）

unsigned int j = 2;

2 的类型为 int。它从int 转换为unsigned int。

unsigned int k = -2;

-2 的类型为 int。它从int 转换为unsigned int。这一次，因为-2超出了unsigned int的范围，所以转换不简单；结果是UINT_MAX - 1。

一些术语：

constant 是一些其他语言所称的literal。它是一个表示常量值的单个标记。例如1 和0xff。

常量表达式 是需要在编译时计算的表达式。常量是常量表达式；操作数是常量或常量表达式的表达式也是如此。例如-1 和2+2。

Answer 2

在 C99 和 C11 中

如果您想指定整数的类型，您可以使用integer constant：

你可以用十进制、八进制或十六进制表示整数：

int decimal = 42; // nothing special
int octal = 052; // 0 in front of the number
int hexa = 0x2a; // 0x
int HEXA = 0X2A; // 0X

十进制表示：

默认情况下，-1、0、1等的类型为int、long int或long long int。编译器必须峰值可以处理您的值的类型：

int a = 1; // 1 is a int
long int b = 1125899906842624; // 1125899906842624 is a long int

这仅适用于signed 值，如果您想要unsigned 值，您需要添加 u 或 U：

unsigned int a = 1u;
unsigned long int b = 1125899906842624u;

如果你想要long int 或long long int 而不是int，你可以使用l 或L：

long int a = 1125899906842624l;

你可以把 u 和 l 结合起来：

unsigned long int a = 1125899906842624ul;

最后，如果你只想要long long int，你可以使用ll或LL：

unsigned long long int a = 1125899906842624ll;

你可以再次与你结合。

unsigned long long int a = 1125899906842624ull;

八进制和十六进制表示：

如果没有后缀，整数将匹配int、long int、long long int、unsigned int、unsigned long int 和unsigned long long int。

int a = 0xFFFF;
long int b = -0xFFFFFFFFFFFFFF;
unsigned long long int c = 0xFFFFFFFFFFFFFFFF;

u 与十进制表示没有区别。 l 或 L 和 ll 或 LL 添加无符号值类型。

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这类似于string literals。

Answer 3

整数文字 -1 和 2 和 -2 的类型是什么，它是如何转换为存储在有符号整数和无符号整数中的？

C 解析器/编译器，正如 chux 之前所说，“理解”你的文字为有符号整数 - 总是。然后将它们转换为适合您分配给的变量，该变量可以是不同的类型。这样做，一些位可能会丢失，或者它们可能会改变它们的含义（例如，将负值分配给 unsigned int）。一些编译器可能会警告您“文字超出范围”，而其他编译器可能会默默地接受（并截断）您的文字。

有符号整数是什么意思，是变量还是整数字面量的属性，比如-2是有符号整数，2是无符号整数。？

它是变量的一个属性。实际上，它是一种“类型”——写成“两个词”的标识符。

Answer 4

我会说这取决于编译器和机器的架构。给定8 bits = 1 byte，下表总结了在 32 位和 64 位机器上（有符号）int 和 unsigned int 所需的不同 Integer 类型：

+------+------+---------+-------+--------+-------------+-----------+ 
|Type  |char  |short int|int    |long int|long long int|int pointer|
+------+-------+--------+-------+--------+-------------+-----------+
|32-bit|8 bits|16 bits  |32 bits|32 bits |64 bits      |32 bits    |
+------+------+---------+-------+--------+-------------+-----------+
|64-bit|8 bits|16 bits  |32 bits|64 bits |64 bits      |64 bits    | 
+------+------+---------+-------+--------+-------------+-----------+

您可能知道，（有符号）int 和unsigned int 之间的最大区别在于，在（有符号）int 中，最高有效位（MSB）是为整数的符号保留的，因此：

• 具有 n 位的（有符号）int 的值可以在 -(2^(n-1)) 到 (2^(n-1))-1 之间
• 具有 n 位的unsigned int 可以具有介于0 到(2^n)-1 之间的值

现在，我们可以计算不同（单点）int 类型的范围（可能值），如下所示：

+------+---------+----------+----------+----------+-------------+-----------+
|Type  |char     |short int |int       |long int  |long long int|int pointer|
+------+---------+----------+----------+----------+-------------+-----------+
|32-bit|-(2^7) to|-(2^15) to|-(2^31) to|-(2^31) to|-(2^63) to   |-(2^31) to |
|      |+(2^7)-1 |+(2^15)-1 |+(2^31)-1 |+(2^31)-1 |+(2^63)-1    |+(2^31)-1  |
+------+---------+----------+----------+----------+-------------+-----------+
|64-bit|-(2^7) to|-(2^15) to|-(2^31) to|-(2^63) to|-(2^63) to   |-(2^63) to |
|      |+(2^7)-1 |+(2^15)-1 |+(2^31)-1 |+(2^63)-1 |+(2^63)-1    |+(2^63)-1  |
+------+---------+----------+----------+----------+-------------+-----------+

此外，我们可以计算不同unsigned int类型的范围（可能值）如下：

+------+-------+----------+-------+--------+-------------+-----------+
|Type  |char   |short int|int     |long int|long long int|int pointer|
+------+-------+---------+--------+--------+-------------+-----------+
|32-bit|0 to   |0 to     |0 to    |0 to    |0 to         |0 to       |
|      |(2^8)-1|(2^16)-1 |(2^32)-1|(2^32)-1|(2^64)-1     |(2^32)-1   |
+------+-------+---------+--------+--------+-------------+-----------+
|64-bit|0 to   |0 to     |0 to    |0 to    |0 to         |0 to       |
|      |(2^8)-1|(2^16)-1 |(2^32)-1|(2^64)-1|(2^64)-1     |(2^64)-1   |
+------+-------+---------+--------+--------+-------------+-----------+

最后，要了解我们如何以及为什么在 32 位机器上使用 8 字节（64 位）存储 long long int，请参阅 this post。