C語言中整型的定義
使用C語言時,用sizeof運算int,long int,long long int時,得到的結果不盡相同。那麼這些型別長度與什麼有關?與機器?與編譯器(語言實現)?還是作業系統?我查閱了一些資料,將之總結下來,希望能有一些參考價值。也歡迎指正糾錯,共同學習!
C語言的實現一般由編譯器和標準庫開發者提供,而這部分開發者有很多,常見的編譯器有微軟的vc,GNU的gcc,Borland的TC,Intel也有自己的C編譯器。各個提供者都有自己的想法,都可能會往語言特性中加入一些新的擴充套件實現,比如一些關鍵字,一些標準沒有的標準庫函式,或是一些標準庫函式的返回值與其他的不一樣等等。但他們都會遵循C語言標準,即是我們常聽說的C99、C90/C89、C11等等。
一、C標準定義:
int型別是一個型別系列,在C語言中,基本的int 型別包括char,long,int,short,bool(_Bool關鍵字,C99)。C99標準中說明了,實現必須等於或大於<limits.h>的定義。
以下列出所有C標準中定義的型別(C99):
char: 機器上最小的地址單元。標頭檔案中對應CHAR_BIT,8 bits;
signed char:與char長度相同,範圍必須能承載至少[-127,+127],即8 bits大小,其中一位用作符號位;
unsigned char:與char長度相同,但無符號位,範圍大小為[0, 2^CHAR_BIT - 1],8 bits;
short
short int
signed short
signed short int:以上四種為帶符號的short型別,必須能承載至少[-32767, +32768]範圍,也即是至少16bits長度。
unsigned short
unsigned short int: 同short, 但無符號,長度至少16bits。
int
signed
signed int:基本的int,必須能至少承載[-32767, +32767]範圍,也即是說,至少16bits長度。
unsigned int
unsigned:同int,但無符號,長度至少16bits。
long
long int
signed long
signed long int:long 型的整數,必須能承載至少[-2147483647, +2147483647]範圍,也就是至少32bits長度。(注:只有一個long)
unsigned long
unsigned long int:同long,但無符號位。
long long
long long int
signed long long
signed long long int:long long 型別,必須至少能承載[-9223372036854775807, +9223372036854775807],也就是至少64bits長度。
unsigned long long
unsigned long long int:同long long型別,沒有符號位。
二、C99的固定寬度int型別定義:
為更好的做到各個平臺相容,也給嵌入式環境更方便,從C99開始規定了<stdint.h>檔案,固定各個型別的長度,可以直接include這個標頭檔案使用這些型別
(注:貌似vc沒有這個標頭檔案,我一般到網上下,但最好還是看看vc編譯器文件,以它為準,自己寫一個。):
Type category | Signed types | Unsigned types | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
Type | Minimum value | Maximum value | Type | Minimum value | Maximum value | |
Exact width | intN_t |
INTN_MIN |
INTN_MAX |
uintN_t |
0 | UINTN_MAX |
Least width | int_leastN_t |
INT_LEASTN_MIN |
INT_LEASTN_MAX |
uint_leastN_t |
0 | UINT_LEASTN_MAX |
Fastest | int_fastN_t |
INT_FASTN_MIN |
INT_FASTN_MAX |
uint_fastN_t |
0 | UINT_FASTN_MAX |
Pointer | intptr_t |
INTPTR_MIN |
INTPTR_MAX |
uintptr_t |
0 | UINTPTR_MAX |
Maximum width | intmax_t |
INTMAX_MIN |
INTMAX_MAX |
uintmax_t |
0 | UINTMAX_MAX |
三、GCC編譯器int 限制:
GCC不支援C99和C11中定義的擴充套件integer型別。除此之外其他基本型別都支援的很好。
根據C99標準中說明的:
5種標準signed integer type:signed char, short int, int, long int, long long int;
5種標準unsigned integer type:unsigned char, unsigned short int, unsigned int, unsigned long int, unsigned long long int;
四、GCC編譯器支援的各種硬體架構:
常見的架構
x86-64,或x64, AMD64(64bits);
IA-64,Intel Itanium 64;
ARM(32-bits,64-bits);
SPARC(64bits);
PowerPC(32bits,64bits);
GCC支援很多架構,而其中也有很多嵌入式系統架構。16bits、32bits或者64bits架構,那麼要實現C標準的各種int型別,首先可能需要處理器的支援,假設32bits處理器不支援64bits整形運算(很多指令集都支援),為實現C原始碼中的運算,可能需要編譯器編譯成目的碼時完成大於機器字整形資料的運算拼裝,若支援,直接編譯成相應的指令即可。
五、總結:
根據查到的這些資料,應該這麼描述,C語言中的整型與目標機器指令集有關,也與編譯器有關。但編譯器是比硬體架構更高層的東西,沒有這些指令集,也可以用一些實現來完成大於機器字長度的運算,更何況,要是編譯器在某個架構上無法實現這些運算,直接在編譯器使用者手冊上說清楚,不支援這個硬體架構即可了。整型的長度,與機器有一定關係,但主要與編譯器在當前硬體架構上的實現有關係。
六、程式碼測試:
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
# define println(__S) printf ("%s\n", __S)
int main (int argc, char* argv []) {
printf (
" char size = %d\n"
" short size = %d\n"
" int size = %d\n"
" long int size = %d\n"
" long size = %d\n"
" long long size = %d\n"
" long long int size = %d\n"
" float size = %d\n"
" double size = %d\n"
" long double size = %d\n",
sizeof (char),
sizeof (short),
sizeof (int),
sizeof (long int),
sizeof (long),
sizeof (long long),
sizeof (long long int),
sizeof (float),
sizeof (double),
sizeof (long double)
);
return 0;
}
以下是在兩種機器上執行相同C程式碼的輸出:
(1)x86_64(AMD64):
(2)AMD32:
引用出處:
GNU GCC 4.9.3 Manual :https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.9.3/gcc/index.html#toc_G_002b_002b-and-GCC
C標準:
(1) ANSI C standard (X3.159-1989), 釋出於 1990,之後成為ISO/IEC 9899:1990標準,C89或C90.
(2) ISO/IEC 9899:1990修正版,於1995年釋出,C94或C95
(3) ISO/IEC 9899:1999,一個新版本標準,於1999年釋出,C99
(4) ISO/IEC 9899:2011,新版本標準,於2011年釋出,C11,目前最新標準。
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