EasyC++04-C++中的整型

大家好，我是梁唐。

今天是EasyC++系列第四篇，我们来聊聊C++中的整型。想要更好观看体验的同学可以访问github仓库。

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整型即整数，与小数对应。

许多语言只能表示一种整型（如Python），而在C++当中根据整数的范围提供了好几种不同的整型。

C++的基本整型有char、short、int、long，在C++ 11标准中，新增了long long。在部分编译器当中不支持long long，而支持__int64。稍后会有单独的文章对此进行解释和补充说明。

其中char类型有一些特殊属性，通常被用来当做字符而非整数。另外，每一种类型都有有符号版本和无符号版本两种，所以总共一共有10种类型。

这四种类型都是整型，唯一的不同是范围的区别。受到底层硬件的影响，C++当中这四种类型的范围并不是固定的。由于要兼容各种不同类型的系统与硬件，所以没有办法对类型进行统一。

为了避免引起不便，C++提供了一种灵活的标准，它确保了每一种类型的最小范围。

计算机内存的基本单元是位，英文是bit，音译成比特。一位bit只有0和1两个值，可以将其看成是开关。8位bit一共有256中不同的组合，即 $2^8=256$ 。因此8位bit可以表示0-255或者-128-127。

每增加一个二进制位，可以表示的范围翻倍。因此16位可以表示65536个值，而32位可以表示4294672296个值，64位更大，大约能表示 $1.8 * 10^{19}$ 。这个范围足够表示银河系中所有的星星。

8位二进制位是一个字节（byte），字节是计算机存储的最小计量单位。1024个字节称为1KB，而1024个KB又被称为1MB，1024MB为1GB。

一般在操作系统当中，都有最小长度，这通常是由CPU的位数所决定的。在常用的操作系统当中如Linux、Windows、MacOS，int和long为32位，short为16位，而long long为64位。

除了根据通常情况来推测之外，C++当中也提供了一些现成的工具来查看。比如sizeof函数，sizeof函数可以查看变量占据的字节数。这个函数既可以接受变量类型也可以接受变量本身，如果传入的是变量类型，那么计算的结果就是该类型的变量占据的内存大小，同理如果是变量本身，则表示变量本身占据的内存。

需要注意的是，当我们查看对象是变量类型时，需要使用括号，如果是变量本身，则括号是可选的。

cout << sizeof(int) << endl;
int a = 3;
cout << sizeof a << endl;
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上述两个cout的输出结果都是4。

除了sizeof函数之外，C++还提供了大量的常量。比如INT_MAX，LONG_MAX等，顾名思义这些常量的值就是各个类型的最大值。C++ primer当中说这些常量存储在头文件climits当中，但我尝试了一下，发现没有引入这个头文件也一样能够访问，所以可能已经成为内置变量了。

有最大值，也一样有最小值，如INT_MIN，LONG_MIN等。我个人感觉这块使用频率不高，就不过多赘述了，有需要去翻阅一下primer即可。

我们之前在介绍变量的时候只是介绍了声明变量的方式，类似于：

int a, b;
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但其实我们可以把变量的声明语句与赋值语句结合在一起，在声明的同时进行初始化。例如：

int a = 3;
char c = 'c';
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当然这个只是最基础的初始化方式，尤其是后续涉及到面向对象时还有更多的使用细节。

前文当中在介绍位和字节的时候曾经提到过，比如8位二进制位既可以表示0-255也可以表示-128-127。这其实就是有符号和无符号的区别。

如果我们确定我们要存储的整数为非负数，并且想要拥有更大的范围，就可以使用无符号修饰符unsigned来修饰这几种类型。比如：

unsigned short ushort;
unsigned int uint;
unsigned long ulong;
unsigned long long ull;
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其中unsigned int可以简写成unsigned，其他的用法和有符号的整数是一样的。