1. 整型数据类型

在上一节当中，我们遇到了用int关键词（整数integer的缩写）来表示一个整数的数据类型。

这一节中，我们来详细讨论一下C语言里面的整数数据类型。

在C语言中，有上面表中列出的几种整型数据类型。

看到这里你可能想问，一个整数而已，为什么会需要定义这么多不同的类型出来呢？

计算机通过晶体管的开关状态来记录数据。它们通常8个编为一组，我们称之为字节。而晶体管有开关两种状态，一个字节有8个晶体管，因此一个字节可以拥有2的八次方个不同的状态。让每一种状态对应一个数值，这样一个字节可以表示256个不同数值。

要表示更大的数据范围就需要更多晶体管。要知道在发明C语言的年代，计算机存储资源是非常珍贵而稀缺的。对存储资源，程序员可能恨不得把一块掰成两块来用。如果只想表达0到100以内的数值，那么一个字节就足够了，何必用两个字节来存储呢？

而如今，即使存储资源已经较为丰富了，但是大部分的强类型语言，都延续了这个传统。它们均提供了丰富的类型以供选用。而程序员在编写代码时，通常能预想到需要使用到的数据范围的大小。这样在处理一个数据时，可以从语言所提供的类型中选用最合适的类型来承载数据。

那么接下来，你可能想知道这些类型中，它们分别占用几个字节，具体的数据范围是多少？从而合适地选择数据类型。很遗憾，我不能准确地告诉大家。因为C语言标准并未规定这些数据类型的大小范围，具体的实现交由了编译器和平台决定。那我们怎样知道在visual studio 2019中，各种整型数据类型能够表示的数据范围呢？

我们需要sizeof关键词来帮我们测量。

2. 用sizeof关键词来测量大小

和int一样，sizeof是C语言中的一个关键词。它是英文size of连起来的合成词。翻译成中文就是什么东西的大小的意思。它能够测量C语言各种实体所占用的字节大小。

如果我们想看int所占用的字节大小，可以这样写sizeof(int)。执行后这段代码后，它的测量结果是一个整型。我们可以借助printf函数将测量结果显示在控制台上。我们现在可以假设sizeof返回的结果是int类型的，在printf函数中使用占位符%d。而更准确的用法，应该用%zu。

测量int类型所占用的字节大小，并将结果打印在控制台上的代码如下：

printf("%d\n", sizeof(int));

sizeof后面既可以跟类型，也可以跟变量、常量。

1. 跟类型，测类型所占用字节的大小。

2. 跟变量，测变量的类型所占用字节大小。

3. 跟常量，测常量的类型所占用字节大小。

下面是以上三种情况的示例代码。

int a;
printf("sizeof int = %d\n", sizeof(int));   //  1.测类型所占用字节的大小
printf("sizeof a = %d\n", sizeof(a));       //  1.测变量的类型所占用字节大小
printf("sizeof 123 = %d\n", sizeof(123));   //  1.测常量的类型所占用字节大小

现在我们可以在自己的电脑上运行一下，看看C语言中提供的各种整型类型的大小。

printf("sizeof char=%d\n", sizeof(char));
printf("sizeof short=%d\n", sizeof(short));
printf("sizeof int=%d\n", sizeof(int));
printf("sizeof long=%d\n", sizeof(long));
printf("sizeof long long=%d\n", sizeof(long long));

运行一下，我们看到了结果。

char，short，int，long，long long分别占用了1，2，4，4，8个字节。至此，我们已经得知了它们所占字节大小，并且验证了可以表示越大范围的数据类型所占用的字节越多。

值得注意的是在Visual Studio 2019中，int和long均占用4个字节。这并未违反C语言标准，C语言标准规定高级别的类型取值范围不得小于低级别的类型，但是它们可以是一致的。

下面我们继续讨论一下，各种类型它们所能表达的数值范围具体是多少。

3. 三位二进制表示的数值范围

TIPS:

如果暂时无法理解关于整型表达范围的原理分析，请先记住sizeof的使用和各种整型变量的表达范围的结论即可。不理解整型表达范围的原理不影响对C语言的使用。

char，short，int，long，long long分别占用了1，2，4，4，8个字节。而每个字节由8个晶体管组成，每个晶体管状态我们称之为位。那么char，short，int，long，long long分别占用了8，16，32，32，64位。

太多的位不利于我们理解原理，我们暂时把问题简化一下，试试看位数减少到3。然后，分析3位的组合，它能表示多大范围的数值呢？

三位二进制组成的数据类型，可以表达2的3次方也就是8个数值。如果从0开始，那么可以表达从0到7的数据范围。那么我们可以得出以下结论：

如果不考虑负数，那么整型数据类型可以表达的数据范围是：

假设，位数为n，则数据范围从【0】开始，到【2的n次方-1】的数值范围。

对的，你肯定意识到了，负数怎么办？那我们需要拿出一个位来作为符号位。用来表示这个数据是正数还是负数。在IEEE标准中，这个符号位存在于二进制的最高位。让我们用三位二进制来示范这种情况。

加上符号之后，现在取值范围变为负4到3了。红框中的为最高位，最高位为1的表示负数。你可能会觉得有点奇怪，为什么3的二进制是011，而负3却是101呢？如果简单的加一个符号位，为什么不用111呢？那我们看看如图中所示的3与负3相加的运算结果。

你会惊奇地发现，用101来表示负3与用011表示的正3相加。结果为1000，但是由于仅有3位二进制来保存数据，最高位1被丢弃了。结果为000，居然得到了正确的结果0。为什么会这样呢？