12. 基本数据类型：整型（下）

来源： 作者：antigloss 等级：精品
发布于2005-10-22 19:32 被读2973次 【字体： 】

1. 输出各种整数类型的变量

    输出不同类型的整数，需要使用不用的格式限定符。输出 unsigned int 类型的整数，要用 %u 。输出 long ，要用 %ld；如果要以十六进制或者八进制形式输出，那就用 %lx（或者%lX）或者 %lo。注意：虽然整数常量的后缀使用大写或者小写英文字母都没关系，但是它们格式限定符必须使用小写！如果我们要输出 short 类型的整数，可以在 %d 中间加上前缀 h，也就是%hd；同理，%ho 和 %hx（或者 %hX ）分别表示以八进制或十六进制形式输出。前缀 h 和 l 可以和 u 组合，表示输出无符号整数。例如：%lu 表示输出 unsigned long 类型的整数；%hu 表示输出unsigned short类型的整数。如果您的编译器支持C99，可以使用 %lld 和 %llu 分别表示输出 long long 和 unsigned long long 。下面我们来看一个输出各种类型整数的程序：

        #include <stdio.h>

        int main(void)
        {
            unsigned int un = 3000000000; /* 我使用的编译器 int 是 32 位的 */
            short end = 200;              /* 而 short 是 16 位的      */
            long big = 65537;

            printf("un = %u and not %d\n", un, un);
            printf("end = %hd and %d\n", end, end);
            printf("big = %ld and not %hd\n", big, big);

            printf("Press ENTER to quit...");
            getchar();
            return 0;
        }

使用 编译运行这个程序输出结果如下：

        un = 3000000000 and not -1294967296
        end = 200 and 200
        big = 65537 and not 1
        Press ENTER to quit...

    这个程序表明，错误使用格式限定符会导致意想不到的输出。首先，错误使用 %d 来做无符号整型变量 un 的格式限定符，导致输出的是负数。这是因为我的计算机使用相同的二进制形式来表示 3000000000 和 -129496296 ，而计算机只认识二进制。 所以，如果我们使用 %u 告诉 printf 输出无符号整数，输出的就是 3000000000；如果我们误用了 %d，那么输出的就是一个负数。不过，如果我们把代码中的 3000000000 改成 96 的话，输出就不会出现异常。因为 96 没有超出 int 的表示范围。

    然后，对于第二个 printf，无论我们使用 %hd 还是 %d，输出的结果都是一样的。这是因为 C 语言标准规定，当 short 类型值传递给函数时，要自动转化成 int 类型值。之所以转化成 int，是因为 int 被设计为计算机处理效率最高的整数类型。所以，对于 short 和 int 大小不同的计算机来说，把变量 end 转化成 int 类型再传递给函数，速度更快。如此说来，h 好像没有存在意义。其实不然。我们可以用 %hd 来看看较大的整数类型被截断成 short 类型的时候会是什么样的。

    而第三个 printf，由于误用 %hd，导致输出是 1。这是因为，如果 long 是 32 位的话，65537 的二进制形式便是 0000 0000 0000 0001 0000 0000 0000 0001，而 %hd 命令 printf 输出 short 类型的值，从而导致 printf 只处理 16 位数据（假设 short 是 16 位的），最终导致输出 1。

    在前面的教程里，我们说过，保证格式限定符的数目和参数数目一致是我们的责任。同样，保证格式限定符的类型和参数类型一致也是我们的责任！正如上面所说的那样，错误使用格式限定符会导致意想不到的输出！标准规定，如果任意参数和与其对应的格式限定符类型不一致，则 printf 的行为是未定义的；如果格式限定符本身就是非法的，则 printf 的行为也是未定义的。

2. 整数溢出

    首先请看以下程序：

            #include <stdio.h>

            int main(void)
            {
                /* 32 位 int 表示范围的上限和下限 */
                int i = 2147483647, j = -2147483648;
                unsigned int k = 4294967295, l = 0;

                printf("%d %d %d %d\n", i, i+1, j, j-1);
                printf("%u %u %u %u %u\n", k, k+1, k+2, l, l-1);

                printf("Press ENTER to quit...");
                getchar();
                return 0;
            }

使用 Dev-C++ 编译运行这个程序输出结果如下：

            2147483647 -2147483648 -2147483648 2147483647
            4294967295 0 1 0 4294967295
            Press ENTER to quit...

    本例中，i+1 是负数，j-1 是正数，k+1 是 0，l-1 是 4294967295 。这是因为加减运算过后，它们的值超出了它们对应的那种整数类型的表示范围，我们把这种现象称为溢出。

    unsigned int 型变量的值如果超过了上限，就会返回 0，然后从 0 开始增大。如果低于下限，那么就会到达 unsigned 型的上限，然后从上限开始减小。就好像一个人绕着跑道跑步一样，绕了一圈，又返回出发点。一般，int 型变量溢出的话，会变成负数，或者正数。

    对于 unsigned 类型的整数，它们溢出时的情况一定和上面描述的一样，这是标准规定的。但是标准并没有规定有符号整数溢出时会出现什么情况。这里描述的有符号整数溢出时出现的情况是最常见的，但是在别的计算机，使用别的编译器，也可能出现不同的情况。

参考资料：C Primer Plus, 5th Edtion By Stephen Prata
          The C Programming Language 2e By K&R
          C99 标准

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