Arithmetic types

(См. также type для обзора системы типов и список утилит, связанных с типами которые предоставляются библиотекой C.)

Символьные типы

• signed char — тип для представления знакового символа.
• unsigned char — тип для представления беззнакового символа. Также используется для анализа представлений объектов (необработанная память).
• char — тип для представления символа. Эквивалентен либо signed char , либо unsigned char (конкретный выбор зависит от реализации и может управляться ключом командной строки компилятора), но char является отдельным типом, отличным как от signed char , так и от unsigned char .

Обратите внимание, что стандартная библиотека также определяет typedef имена wchar_t , char16_t и char32_t (начиная с C11) для представления широких символов и char8_t для символов UTF-8 (начиная с C23) .

Целочисленные типы

• short int (также доступен как short , может использовать ключевое слово signed )
• unsigned short int (также доступен как unsigned short )
• int (также доступен как signed int )

Это наиболее оптимальный целочисленный тип для платформы, гарантированно занимающий не менее 16 бит. Большинство современных систем используют 32 бита (см. модели данных ниже).

• unsigned int (также доступен как unsigned ), беззнаковый аналог int , реализующий модульную арифметику. Подходит для битовых операций.
• long int (также доступен как long )
• unsigned long int (также доступен как unsigned long )

Примечание: как и со всеми спецификаторами типа, допустим любой порядок: unsigned long long int и long int unsigned long обозначают один и тот же тип.

В следующей таблице приведены все доступные целочисленные типы и их свойства:

Помимо минимального количества битов, стандарт C гарантирует, что

1 == sizeof ( char ) ≤ sizeof ( short ) ≤ sizeof ( int ) ≤ sizeof ( long ) ≤ sizeof ( long long ) .

Примечание: это допускает крайний случай, когда байты имеют размер 64 бита, все типы (включая char ) имеют ширину 64 бита, и sizeof возвращает 1 для каждого типа.

Примечание: целочисленная арифметика определяется по-разному для знаковых и беззнаковых целочисленных типов. См. арифметические операторы , в частности целочисленные переполнения .

Модели данных

Выбор, сделанный каждой реализацией относительно размеров фундаментальных типов, в совокупности известен как data model . Широкое распространение получили четыре модели данных:

32-битные системы:

• LP32 или 2/4/4 ( int — 16-битный, long и указатель — 32-битные)

• Win16 API

• ILP32 или 4/4/4 ( int , long и указатель — 32-битные);

• Win32 API
• Unix и Unix-подобные системы (Linux, Mac OS X)

64-битные системы:

• LLP64 или 4/4/8 ( int и long являются 32-битными, указатель — 64-битный)

• Win64 API

• LP64 или 4/8/8 ( int является 32-битным, long и указатель являются 64-битными)

• Unix и Unix-подобные системы (Linux, Mac OS X)

Другие модели встречаются очень редко. Например, ILP64 ( 8/8/8 : int , long , и указатель имеют размер 64 бита) встречалась только в некоторых ранних 64-битных Unix-системах (например, Unicos на Cray ).

Обратите внимание, что целочисленные типы точной ширины доступны в <stdint.h> начиная с C99.

Вещественные типы с плавающей точкой

C имеет три или шесть (начиная с C23) типа для представления вещественных значений с плавающей точкой:

• float — тип с плавающей точкой одинарной точности. Соответствует формату IEEE-754 binary32 при поддержке.
• double — тип с плавающей точкой двойной точности. Соответствует формату IEEE-754 binary64 при поддержке.
• long double — тип с плавающей точкой расширенной точности. Соответствует формату IEEE-754 binary128 при поддержке, иначе соответствует расширенному формату IEEE-754 binary64 при поддержке, иначе соответствует некоторому не-IEEE-754 расширенному формату с плавающей точкой при условии, что его точность выше, чем у binary64 , а диапазон не меньше, чем у binary64 , иначе соответствует формату IEEE-754 binary64 .
  • binary128 используется в некоторых реализациях HP-UX, SPARC, MIPS, ARM64 и z/OS.
  • Наиболее известный расширенный формат IEEE-754 binary64 — это 80-битный формат расширенной точности x87. Он используется во многих реализациях x86 и x86-64 (заметным исключением является MSVC, который реализует long double в том же формате, что и double , т.е. binary64 ).

Типы с плавающей запятой могут поддерживать специальные значения:

• бесконечность (положительная и отрицательная), см. INFINITY
• отрицательный ноль , - 0.0 . Он сравнивается как равный положительному нулю, но имеет значение в некоторых арифметических операциях, например 1.0 / 0.0 == INFINITY , но 1.0 / - 0.0 == - INFINITY )
• не-число (NaN), которое не сравнивается ни с чем (включая само себя). Несколько битовых шаблонов представляют NaN, см. nan , NAN . Обратите внимание, что C не делает специальных различий для сигнальных NaN (определенных IEEE-754) и рассматривает все NaN как тихие.

Вещественные числа с плавающей точкой могут использоваться с арифметическими операторами + - / * и различными математическими функциями из <math.h> . Как встроенные операторы, так и библиотечные функции могут вызывать исключения с плавающей точкой и устанавливать errno как описано в math_errhandling .

Выражения с плавающей точкой могут иметь больший диапазон и точность, чем указано их типами, см. FLT_EVAL_METHOD . Присваивание , return и приведение типа приводят диапазон и точность к значениям, соответствующим объявленному типу.

Выражения с плавающей точкой также могут быть сжаты , то есть вычислены так, как если бы все промежуточные значения имели бесконечный диапазон и точность, см. #pragma STDC FP_CONTRACT .

Некоторые операции над числами с плавающей запятой зависят от состояния окружения для работы с плавающей запятой и изменяют его (в первую очередь, направление округления).

Неявные преобразования определены между вещественными типами с плавающей точкой и целочисленными, комплексными и мнимыми типами.

См. Ограничения типов с плавающей точкой и библиотеку <math.h> для получения дополнительных сведений, ограничений и свойств типов с плавающей точкой.

#include <complex.h>
#include <stdio.h>
int main(void)
{
    double complex z = 1 + 2*I;
    z = 1 / z;
    printf("1/(1.0+2.0i) = %.1f%+.1fi\n", creal(z), cimag(z));
}

1/(1.0+2.0i) = 0.2-0.4i

float a[4] = {1, 2, 3, 4};
float complex z1, z2;
memcpy(&z1, a, sizeof z1); // z1 становится 1.0 + 2.0i
memcpy(&z2, a+2, sizeof z2); // z2 становится 3.0 + 4.0i

#include <complex.h>
#include <math.h>
#include <stdio.h>
int main(void)
{
    double complex z = (1 + 0*I) * (INFINITY + I*INFINITY);
//  по формуле из учебника получилось бы
//  (1+i0)(∞+i∞) ⇒ (1×∞ – 0×∞) + i(0×∞+1×∞) ⇒ NaN + I*NaN
//  но в C получается комплексная бесконечность
    printf("%f%+f*i\n", creal(z), cimag(z));
//  по формуле из учебника получилось бы
//  cexp(∞+iNaN) ⇒ exp(∞)×(cis(NaN)) ⇒ NaN + I*NaN
//  но в C получается ±∞+i*nan
    double complex y = cexp(INFINITY + I*NAN);
    printf("%f%+f*i\n", creal(y), cimag(y));
}

inf+inf*i 
inf+nan*i

#include <complex.h>
#include <stdio.h>
int main(void)
{
    double imaginary z = 3*I;
    z = 1 / z;
    printf("1/(3.0i) = %+.1fi\n", cimag(z));
}

1/(3.0i) = -0.3i

Ключевые слова

• bool , true , false , char , int , short , long , signed , unsigned , float , double .
• _Bool , _BitInt , _Complex , _Imaginary , _Decimal32 , _Decimal64 , _Decimal128 .

Диапазон значений

В следующей таблице приведены справочные данные по пределам распространенных числовых представлений.

До стандарта C23 стандарт C допускал любое представление знаковых целых чисел, и минимальный гарантированный диапазон N-битных знаковых целых чисел был от \(\scriptsize -(2^{N-1}-1)\) -(2 N-1
-1) до \(\scriptsize +2^{N-1}-1\) +2 N-1
-1 (например, -127 до 127 для 8-битного знакового типа), что соответствует пределам обратного кода или прямого кода .

Однако все популярные модели данных (включая ILP32, LP32, LP64, LLP64) и почти все компиляторы C используют дополнительный код (единственные известные исключения — некоторые компиляторы для UNISYS), и начиная с C23 это единственное представление, разрешённое стандартом, с гарантированным диапазоном от \(\scriptsize -2^{N-1}\) -2 N-1
до \(\scriptsize +2^{N-1}-1\) +2 N-1
-1 (например, -128 до 127 для 8-битного знакового типа).

1. ↑ Представление объекта обычно занимает 96/128 бит на 32/64-битных платформах соответственно.

Примечание: фактические (в отличие от гарантированных минимальных) диапазоны доступны в заголовочных файлах библиотеки <limits.h> и <float.h> .

Смотрите также