2.1.2 字数据大小
2.1.2 字数据大小
每台计算机都有一个字长（word size），指明指针数据的标称大小（nominal size）。因为虚拟地址是以这样的一个字来编码的，所以字长决定的最重要的系统参数就是虚拟地址空间的最大大小。也就是说，对于一个字长为 w 位的机器而言，虚拟地址的范围为 0 ~ 2w - 1，程序最多访问 2w 个字节。
最近这些年，出现了大规模的从 32 位字长机器到 64 位字长机器的迁移。这种情况首先出现在为大型科学和数据库应用设计的高端机器上，之后是台式机和笔记本电脑，最近则出现在智能手机的处理器上。32 位字长限制虚拟地址空间为 4 千兆字节（写作 4GB），也就是说，刚刚超过 4 × 109 字节。扩展到 64 位字长使得虚拟地址空间为 16EB，大约是 1.84 × 1019 字节。
大多数 64 位机器也可以运行为 32 位机器编译的程序，这是一种向后兼容。因此，举例来说，当程序 prog.c 用如下伪指令编译后：
linux> gcc -m32 prog.c该程序就可以在 32 位或 64 位机器上正确运行。另一方面，若程序用下述伪指令编译：
linux> gcc -m64 prog.c那就只能在 64 位机器上运行。因此，我们将程序称为“32 位程序”或“64 位程序”时，区别在于该程序是如何编译的，而不是其运行的机器类型。
计算机和编译器支持多种不同方式编码的数字格式，如不同长度的整数和浮点数。比如，许多机器都有处理单个字节的指令，也有处理表示为 2 字节、4 字节或者 8 字节整数的指令，还有些指令支持表示为 4 字节和 8 字节的浮点数。
C 语言支持整数和浮点数的多种数据格式。图 2-3 展示了为 C 语言各种数据类型分配的字节数。（我们在 2.2 节讨论 C 标准保证的字节数和典型的字节数之间的关系。）有些数据类型的确切字节数依赖于程序是如何被编译的。我们给出的是 32 位和 64 位程序的典型值。
| C 声明 | 32 位字节数 | 64 位字节数 |
|---|---|---|
[signed] char / unsigned char |
1 | 1 |
short / unsigned short |
2 | 2 |
int / unsigned |
4 | 4 |
long / unsigned long |
4 | 8 |
int32_t / uint32_t |
4 | 4 |
int64_t / uint64_t |
8 | 8 |
char * |
4 | 8 |
float |
4 | 4 |
double |
8 | 8 |
图 2-3 基本 C 数据类型的典型大小（以字节为单位）。分配的字节数受程序是如何编译的影响而变化。本图给出的是 32 位和 64 位程序的典型值。
整数或者为有符号的，即可以表示负数、零和正数；或者为无符号的，即只能表示非负数。C 的数据类型 char 表示一个单独的字节。尽管 char 是由于它被用来存储文本串中的单个字符这一事实而得名，但它也能被用来存储整数值。数据类型 short、int 和 long 可以提供各种数据大小。即使是为 64 位系统编译，数据类型 int 通常也只有 4 个字节。数据类型 long 一般在 32 位程序中为 4 字节，在 64 位程序中则为 8 字节。
为了避免由于依赖“典型”大小和不同编译器设置带来的奇怪行为，ISO C99 引入了一类数据类型，其数据大小是固定的，不随编译器和机器设置而变化。其中就有数据类型 int32_t 和 int64_t，它们分别为 4 个字节和 8 个字节。使用确定大小的整数类型是程序员准确控制数据表示的最佳途径。
大部分数据类型都编码为有符号数值，除非有前缀关键字 unsigned 或对确定大小的数据类型使用了特定的无符号声明。数据类型 char 是一个例外。尽管大多数编译器和机器将它们视为有符号数，但 C 标准不保证这一点。相反，正如方括号指示的那样，程序员应该用有符号字符的声明来保证其为一个字节的有符号数值。不过，在很多情况下，程序行为对数据类型 char 是有符号的还是无符号的并不敏感。
对关键字的顺序以及包括还是省略可选关键字来说，C 语言允许存在多种形式。比如，下面所有的声明都是一个意思：
unsigned long
unsigned long int
long unsigned
long unsigned int我们将始终使用图 2-3 给出的格式。
图 2-3 还展示了指针（例如一个被声明为类型为 char * 的变量）使用程序的全字长。大多数机器还支持两种不同的浮点数格式：单精度（在 C 中声明为 float）和双精度（在 C 中声明为 double）。这些格式分别使用 4 字节和 8 字节。
给 C 语言初学者：声明指针
对于任何数据类型
T，声明：T *p;表明
p是一个指针变量，指向一个类型为T的对象。例如：char *p;就将一个指针声明为指向一个
char类型的对象。
程序员应该力图使他们的程序在不同的机器和编译器上可移植。可移植性的一个方面就是使程序对不同数据类型的确切大小不敏感。C 语言标准对不同数据类型的数字范围设置了下界（这点在后面还将讲到），但是却没有上界。因为从 1980 年左右到 2010 年左右，32 位机器和 32 位程序是主流的组合，许多程序的编写都假设为图 2-3 中 32 位程序的字节分配。随着 64 位机器的日益普及，在将这些程序移植到新机器上时，许多隐藏的对字长的依赖性就会显现出来，成为错误。比如，许多程序员假设一个声明为 int 类型的程序对象能被用来存储一个指针。这在大多数 32 位的机器上能正常工作，但是在一台 64 位的机器上却会导致问题。