Arithmetic types

(Siehe auch type für einen Überblick über das Typsystem und die Liste der typrelevanten Hilfsmittel die von der C-Bibliothek bereitgestellt werden.)

Zeichentypen

• signed char — Typ für die Darstellung vorzeichenbehafteter Zeichen.
• unsigned char — Typ für die Darstellung vorzeichenloser Zeichen. Wird auch zur Untersuchung von Objektrepräsentationen (roher Speicher) verwendet.
• char — Typ für die Zeichendarstellung. Entspricht entweder signed char oder unsigned char (welches davon, ist implementierungsdefiniert und kann durch einen Compiler-Kommandozeilenschalter gesteuert werden), aber char ist ein eigenständiger Typ, verschieden von sowohl signed char als auch unsigned char .

Beachten Sie, dass die Standardbibliothek auch typedef -Namen definiert: wchar_t , char16_t und char32_t (seit C11) zur Darstellung von Breitzeichen sowie char8_t für UTF-8-Zeichen (seit C23) .

Ganzzahlige Typen

• short int (auch zugänglich als short , kann das Schlüsselwort signed verwenden)
• unsigned short int (auch zugänglich als unsigned short )
• int (auch zugänglich als signed int )

Dies ist der optimalste Integer-Typ für die Plattform und garantiert mindestens 16 Bit. Die meisten aktuellen Systeme verwenden 32 Bit (siehe Datenmodelle unten).

• unsigned int (auch zugänglich als unsigned ), das vorzeichenlose Gegenstück zu int , implementiert Modulo-Arithmetik. Geeignet für Bit-Manipulationen.
• long int (auch zugänglich als long )
• unsigned long int (auch zugänglich als unsigned long )

Hinweis: Wie bei allen Typspezifizierern ist jede Reihenfolge erlaubt: unsigned long long int und long int unsigned long bezeichnen denselben Typ.

Die folgende Tabelle fasst alle verfügbaren Ganzzahltypen und ihre Eigenschaften zusammen:

Neben den minimalen Bitanzahlen garantiert der C-Standard, dass

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

Hinweis: Dies erlaubt den Extremfall, in welchem Byte 64 Bit groß sind, alle Typen (einschließlich char ) 64 Bit breit sind, und sizeof für jeden Typ 1 zurückgibt.

Hinweis: Die Ganzzahlarithmetik ist für vorzeichenbehaftete und vorzeichenlose Ganzzahltypen unterschiedlich definiert. Siehe arithmetische Operatoren , insbesondere Ganzzahlüberläufe .

Datenmodelle

Die von jeder Implementierung getroffenen Entscheidungen über die Größen der fundamentalen Typen werden gemeinsam als Datenmodell bezeichnet. Vier Datenmodelle fanden breite Akzeptanz:

32-Bit-Systeme:

• LP32 oder 2/4/4 ( int ist 16-Bit, long und Zeiger sind 32-Bit)

• Win16-API

• ILP32 oder 4/4/4 ( int , long und Zeiger sind 32-Bit);

• Win32-API
• Unix und Unix-ähnliche Systeme (Linux, Mac OS X)

64-Bit-Systeme:

• LLP64 oder 4/4/8 ( int und long sind 32-Bit, Zeiger ist 64-Bit)

• Win64 API

• LP64 oder 4/8/8 ( int ist 32-Bit, long und Zeiger sind 64-Bit)

• Unix und Unix-ähnliche Systeme (Linux, Mac OS X)

Andere Modelle sind sehr selten. Zum Beispiel, ILP64 ( 8/8/8 : int , long , und Zeiger sind 64-Bit) erschien nur in einigen frühen 64-Bit Unix-Systemen (z.B. Unicos auf Cray ).

Beachten Sie, dass Ganzzahltypen mit exakter Breite in <stdint.h> seit C99 verfügbar sind.

Reelle Gleitkommatypen

C hat drei oder sechs (seit C23) Typen zur Darstellung von reellen Gleitkommawerten:

• float — Gleitkommatyp mit einfacher Genauigkeit. Entspricht dem IEEE-754 binary32-Format falls unterstützt.
• double — Gleitkommatyp mit doppelter Genauigkeit. Entspricht dem IEEE-754 binary64 -Format falls unterstützt.
• long double — Gleitkommatyp mit erweiterter Genauigkeit. Entspricht dem IEEE-754 binary128 -Format falls unterstützt, andernfalls entspricht es dem IEEE-754 binary64 -erweiterten Format falls unterstützt, andernfalls entspricht es einem nicht-IEEE-754-erweiterten Gleitkommaformat, solange dessen Genauigkeit besser als binary64 ist und der Wertebereich mindestens so gut wie binary64 ist, andernfalls entspricht es dem IEEE-754 binary64 -Format.
  • binary128 -Format wird von einigen HP-UX-, SPARC-, MIPS-, ARM64- und z/OS-Implementierungen verwendet.
  • Das bekannteste IEEE-754 binary64 -erweiterte Format ist das 80-Bit-x87-Format mit erweiterter Genauigkeit. Es wird von vielen x86- und x86-64-Implementierungen verwendet (eine bemerkenswerte Ausnahme ist MSVC, das long double im selben Format wie double implementiert, d.h. binary64 ).

Gleitkommatypen können spezielle Werte unterstützen:

• Unendlich (positiv und negativ), siehe INFINITY
• die negative Null , - 0.0 . Sie vergleicht sich gleich mit der positiven Null, ist jedoch bei einigen arithmetischen Operationen bedeutsam, z.B. 1.0 / 0.0 == INFINITY , aber 1.0 / - 0.0 == - INFINITY )
• Keine-Zahl (NaN), die sich mit nichts vergleicht (einschließlich sich selbst). Mehrere Bitmuster repräsentieren NaNs, siehe nan , NAN . Beachten Sie, dass C keine besondere Beachtung von signalisierenden NaNs schenkt (spezifiziert durch IEEE-754) und alle NaNs als stille behandelt.

Reelle Gleitkommazahlen können mit arithmetischen Operatoren + - / * und verschiedenen mathematischen Funktionen aus <math.h> verwendet werden. Sowohl eingebaute Operatoren als auch Bibliotheksfunktionen können Gleitkomma-Ausnahmen auslösen und errno setzen, wie in math_errhandling beschrieben.

Gleitkommaausdrücke können einen größeren Bereich und höhere Genauigkeit aufweisen als durch ihre Typen angegeben, siehe FLT_EVAL_METHOD . Assignment , return , und cast erzwingen den Bereich und die Genauigkeit auf diejenige, die mit dem deklarierten Typ assoziiert ist.

Gleitkommaausdrücke können auch kontrahiert werden, das heißt, sie werden so berechnet, als ob alle Zwischenwerte unendlichen Wertebereich und unendliche Genauigkeit hätten, siehe #pragma STDC FP_CONTRACT .

Einige Operationen mit Gleitkommazahlen werden beeinflusst von und verändern den Zustand von der Gleitkommazahlen-Umgebung (insbesondere die Rundungsrichtung).

Implizite Konvertierungen sind zwischen Gleitkommatypen und Ganzzahl-, komplexen und imaginären Typen definiert.

Siehe Limits of floating-point types und die <math.h> Bibliothek für zusätzliche Details, Grenzwerte und Eigenschaften der Gleitkommatypen.

#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 wird zu 1.0 + 2.0i
memcpy(&z2, a+2, sizeof z2); // z2 wird zu 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);
//  textbook formula would give
//  (1+i0)(∞+i∞) ⇒ (1×∞ – 0×∞) + i(0×∞+1×∞) ⇒ NaN + I*NaN
//  but C gives a complex infinity
    printf("%f%+f*i\n", creal(z), cimag(z));
//  textbook formula would give
//  cexp(∞+iNaN) ⇒ exp(∞)×(cis(NaN)) ⇒ NaN + I*NaN
//  but C gives  ±∞+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

Schlüsselwörter

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

Wertebereich

Die folgende Tabelle bietet eine Referenz für die Grenzen gängiger numerischer Darstellungen.

Vor C23 erlaubte der C-Standard jede vorzeichenbehaftete Ganzzahldarstellung, und der minimal garantierte Bereich von N-Bit vorzeichenbehafteten Ganzzahlen war von \(\scriptsize -(2^{N-1}-1)\) -(2 N-1
-1) bis \(\scriptsize +2^{N-1}-1\) +2 N-1
-1 (z.B. -127 bis 127 für einen vorzeichenbehafteten 8-Bit-Typ), was den Grenzwerten von Einerkomplement oder Vorzeichen und Betrag entspricht.

Allerdings verwenden alle gängigen Datenmodelle (einschließlich ILP32, LP32, LP64, LLP64) und fast alle C-Compiler die Zweierkomplement-Darstellung (die einzigen bekannten Ausnahmen sind einige Compiler für UNISYS), und seit C23 ist es die einzige vom Standard zugelassene Darstellung, mit dem garantierten Bereich von \(\scriptsize -2^{N-1}\) -2 N-1
bis \(\scriptsize +2^{N-1}-1\) +2 N-1
-1 (z.B. -128 bis 127 für einen vorzeichenbehafteten 8-Bit-Typ).

1. ↑ Die Objektdarstellung belegt üblicherweise 96/128 Bits auf 32/64-Bit-Plattformen entsprechend.

Hinweis: Die tatsächlichen (im Gegensatz zu den garantierten minimalen) Wertebereiche sind in den Bibliotheks-Headern <limits.h> und <float.h> verfügbar.

Siehe auch