整数是编程中最基础的数据类型,堪称编程的基石。程序员的工作就是赋予这些数字意义,无论软件多么复杂,最终都归结于整数运算,因为处理器只理解整数。
为了表示负数,我们引入了二进制补码;为了表示小数,我们创造了科学计数法,于是有了浮点数。但归根结底,一切仍然离不开0和1。
整数的简史在C语言中,int几乎是默认类型。尽管编译器可能会发出警告,但在许多情况下,你仍然可以写下这样的代码:
main(void) { return 0; }
从技术角度来看,这与以下代码等效:
int main(void) { return 0; }
这种做法源于当时的编程习惯:如果程序员没有指定类型,默认使用整数是合理的。
C语言的设计初衷也考虑到了这一点。最初,int并没有标准的大小。在PDP-11处理器(C语言最初诞生的平台)上,寻址空间为16位,因此int也是16位是合情合理的。当时的设想是,int的大小会随着处理器的发展而增长。
尺寸之谜这种做法带来了一些问题。如果int的大小因平台而异,那么为不同处理器编译的程序行为就会有所不同,这与C语言“平台无关”的理念相悖。
与int不同,char的大小始终明确定义:8位,有符号。尽管名称如此,char并非文本字符的抽象类型,而只是一个8位整数。例如,字符“a”在编译时会被转换为数字97,简单明了。
其他类型,例如short和long呢?其大小由编译器决定:
short // 编译器自行决定大小 long // 编译器自行决定大小
编译器实现者可以自由地决定其具体大小。
ANSI C (1989) 带来的规范ANSI C标准制定了一些规则:
- char:至少8位
- short:至少16位
- int:至少与short一样大(16位或32位)
- long:至少32位
这带来了一定的规范,但int的大小仍然不够清晰。C99标准引入了头文件,情况有所改善。
现在我们有了固定大小的整数类型:
- int8_t:8位
- int16_t:16位
- int32_t:32位
- int64_t:64位
从此以后,编译器必须使用固定大小的类型来实现这个头文件。
整数的现状如今,使用GCC和Clang等现代编译器,整数的大小更加可预测:
尽管long long仍然有些特殊,但至少带来了一致性(老实说,我觉得long long很酷)。
最佳实践现在我们有了和这样的头文件。只在必要时使用int,例如main函数的返回类型。对于其他情况,最好使用中固定大小的整数类型;对于数组索引或循环计数,请使用中的size_t。希望这些建议能帮助你避免一些麻烦。
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