Типы данных в C: полное руководство по целочисленным, вещественным и производным типам

Классификация типов

Система типов C делится на 4 основные категории:

Категория	Описание	Примеры
Базовые (арифметические)	Целые и вещественные числа	int, float, double, char
Перечислимые (enum)	Именованные целочисленные константы	enum Color {RED, GREEN}
Void	Отсутствие типа	void (функции без возврата, указатели)
Производные	Составные типы	Указатели, массивы, структуры, объединения, функции

Целочисленные типы

Размеры и диапазоны зависят от реализации (минимумы гарантирует стандарт). Типичные значения для 64-битных систем (LP64):

Тип	Размер (байты)	Диапазон (знаковый)	Диапазон (беззнаковый)	Формат printf/scanf
char / signed char	1	-128 … 127	0 … 255	%hhd / %hhu
unsigned char	1	—	0 … 255	%hhu
short / signed short	2	-32 768 … 32 767	0 … 65 535	%hd / %hu
unsigned short	2	—	0 … 65 535	%hu
int / signed int	4	-2 147 483 648 … 2 147 483 647	0 … 4 294 967 295	%d / %u
unsigned int	4	—	0 … 4 294 967 295	%u
long / signed long	8 (Linux/macOS), 4 (Windows 64)	±9.22e18 / ±2.14e9	0 … 1.84e19 / 4.29e9	%ld / %lu
unsigned long	8 / 4	—	0 … 1.84e19 / 4.29e9	%lu
long long	8	±9.22e18	0 … 1.84e19	%lld / %llu
unsigned long long	8	—	0 … 1.84e19	%llu

Точные размеры: <stdint.h> (C99)

Используйте эти типы для переносимого кода:

• int8_t, uint8_t — ровно 8 бит
• int16_t, uint16_t — ровно 16 бит
• int32_t, uint32_t — ровно 32 бита
• int64_t, uint64_t — ровно 64 бита
• intptr_t, uintptr_t — размер указателя
• size_t — размер объекта (результат sizeof)
• ptrdiff_t — разница указателей
• intmax_t, uintmax_t — максимальные поддерживаемые

Макросы лимитов в <limits.h> и <stdint.h>: INT_MAX, UINT32_MAX, INT64_MIN и т.д.

Оператор sizeof

sizeof(int)        // размер типа в байтах (size_t)
sizeof variable    // размер переменной (без скобок для выражений)
sizeof(expression) // скобки обязательны для типов

sizeof — оператор компилятора, вычисляется на этапе компиляции (кроме VLA).

Вещественные типы

Тип	Размер	Диапазон (прибл.)	Точность (значимых цифр)	Формат
float	4 байта	±1.2e-38 … ±3.4e+38	~6-7 (23 бита мантиссы)	%f, %e, %g
double	8 байт	±2.3e-308 … ±1.7e+308	~15-16 (52 бита)	%lf, %e, %g
long double	10/12/16 байт	±3.4e-4932 … ±1.1e+4932 (x86 80-бит)	~19-33 (64+ бита)	%Lf, %Le, %Lg

Константы: 3.14 (double), 3.14f (float), 3.14L (long double). Экспоненциальная форма: 1.5e-3, 2E10.

Макросы в <float.h>: FLT_DIG (6), DBL_DIG (15), LDBL_DIG, FLT_MAX, DBL_MIN и др.

Тип void

Обозначает «нет типа». Используется в трёх случаях:

1. Функция не возвращает значение: void printHello(void);
2. Функция не принимает параметров: int getRandom(void); (в C++ просто ()).
3. Указатель на неопределённый тип: void *ptr; — «указатель на что-то». Используется в malloc, memcpy, колбэках. Требует приведения к конкретному типу при разыменовании.

Символьный тип char

Важно: char — это целочисленный тип (1 байт). Знаковый или беззнаковый — зависит от реализации. Для текста используйте char, для байтов — uint8_t / int8_t.

Кодировки: ASCII (0-127), UTF-8 (многобайтовые последовательности в char[]), широкие символы wchar_t (<wchar.h>), UTF-16/32 — char16_t, char32_t (C11).

Квалификаторы типов

• const — только для чтения (read-only). const int x = 5;
• volatile — значение может измениться внешне (железо, прерывания, другой поток). Отключает оптимизации компилятора.
• restrict (C99) — указатель — единственный способ доступа к объекту (оптимизация алиасинга).
• _Atomic (C11) — атомарный доступ.

Пример: определение размеров на платформе

#include <stdio.h>
#include <limits.h>
#include <float.h>
#include <stdint.h>

int main(void) {
    printf("=== Целочисленные ===\n");
    printf("char: %zu байт, %d ... %d\n", sizeof(char), CHAR_MIN, CHAR_MAX);
    printf("short: %zu байт, %d ... %d\n", sizeof(short), SHRT_MIN, SHRT_MAX);
    printf("int: %zu байт, %d ... %d\n", sizeof(int), INT_MIN, INT_MAX);
    printf("long: %zu байт, %ld ... %ld\n", sizeof(long), LONG_MIN, LONG_MAX);
    printf("long long: %zu байт, %lld ... %lld\n", sizeof(long long), LLONG_MIN, LLONG_MAX);
    printf("int32_t: %zu байт\n", sizeof(int32_t));
    printf("intptr_t: %zu байт\n", sizeof(intptr_t));
    printf("size_t: %zu байт\n", sizeof(size_t));

    printf("\n=== Вещественные ===\n");
    printf("float: %zu байт, %e ... %e, точность %d\n", sizeof(float), FLT_MIN, FLT_MAX, FLT_DIG);
    printf("double: %zu байт, %e ... %e, точность %d\n", sizeof(double), DBL_MIN, DBL_MAX, DBL_DIG);
    printf("long double: %zu байт, %Le ... %Le, точность %d\n", sizeof(long double), LDBL_MIN, LDBL_MAX, LDBL_DIG);

    printf("\nУказатель: %zu байт\n", sizeof(void*));
    return 0;
}