取值范围与 limits.h

C 语言标准只规定了整数类型的最小范围，具体大小由编译器和平台决定。<limits.h> 头文件提供了一组宏，让你能在代码中查询当前环境的实际取值范围，从而写出适应不同平台的健壮代码。

limits.h 宏

<limits.h> 定义了各整数类型的最大值和最小值：

宏含义典型值（32 位平台）
CHAR_BITchar 的位数8
SCHAR_MINsigned char 最小值-128
SCHAR_MAXsigned char 最大值127
UCHAR_MAXunsigned char 最大值255
CHAR_MINchar 最小值（可能等于 SCHAR_MIN 或 0）-128 或 0
CHAR_MAXchar 最大值（可能等于 SCHAR_MAX 或 UCHAR_MAX）127 或 255
SHRT_MINshort 最小值-32768
SHRT_MAXshort 最大值32767
USHRT_MAXunsigned short 最大值65535
INT_MINint 最小值-2147483648
INT_MAXint 最大值2147483647
UINT_MAXunsigned int 最大值4294967295
LONG_MINlong 最小值-2147483648 或更大
LONG_MAXlong 最大值2147483647 或更大
ULONG_MAXunsigned long 最大值4294967295 或更大
LLONG_MINlong long 最小值（C99）-9223372036854775808
LLONG_MAXlong long 最大值（C99）9223372036854775807
ULLONG_MAXunsigned long long 最大值（C99）18446744073709551615
#include <stdio.h>
#include <limits.h>

int main(void)
{
    printf("CHAR_BIT    = %d\n", CHAR_BIT);
    printf("INT_MIN     = %d\n", INT_MIN);
    printf("INT_MAX     = %d\n", INT_MAX);
    printf("UINT_MAX    = %u\n", UINT_MAX);
    printf("LONG_MIN    = %ld\n", LONG_MIN);
    printf("LONG_MAX    = %ld\n", LONG_MAX);
    printf("LLONG_MIN   = %lld\n", LLONG_MIN);
    printf("LLONG_MAX   = %lld\n", LLONG_MAX);
    
    return 0;
}

判断 char 是否有符号

char 是否有符号是实现定义的，可以用 CHAR_MIN 判断：

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

int main(void)
{
    if (CHAR_MIN < 0)
        printf("char is signed (%d to %d)\n", CHAR_MIN, CHAR_MAX);
    else
        printf("char is unsigned (0 to %d)\n", CHAR_MAX);
    
    return 0;
}

如果需要明确的语义，直接写 signed char 或 unsigned char，不依赖 char 的默认属性。

防止整数溢出

在进行可能溢出的运算前，检查操作数范围：

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

/* 安全加法：检查溢出 */
int safe_add(int a, int b)
{
    if (b > 0 && a > INT_MAX - b) {
        printf("Overflow!\n");
        return INT_MAX;       /* 或返回错误码 */
    }
    if (b < 0 && a < INT_MIN - b) {
        printf("Underflow!\n");
        return INT_MIN;
    }
    return a + b;
}

int main(void)
{
    printf("%d\n", safe_add(INT_MAX, 1));    /* 检测到溢出 */
    printf("%d\n", safe_add(100, 200));       /* 300 */
    return 0;
}

INT_MAX - b 的技巧避免了在检查过程中就发生溢出。如果 b > 0 且 a > INT_MAX - b，那么 a + b 必然大于 INT_MAX。

float.h：浮点类型的范围

<float.h> 提供了浮点类型的特征值：

宏含义
FLT_MINfloat 最小正值
FLT_MAXfloat 最大正值
FLT_EPSILONfloat 最小精度（1.0 + ε ≠ 1.0）
DBL_MINdouble 最小正值
DBL_MAXdouble 最大正值
DBL_EPSILONdouble 最小精度
#include <float.h>
#include <stdio.h>

int main(void)
{
    printf("FLT_MIN     = %e\n", FLT_MIN);
    printf("FLT_MAX     = %e\n", FLT_MAX);
    printf("FLT_EPSILON = %e\n", FLT_EPSILON);
    printf("DBL_MIN     = %e\n", DBL_MIN);
    printf("DBL_MAX     = %e\n", DBL_MAX);
    printf("DBL_EPSILON = %e\n", DBL_EPSILON);
    
    return 0;
}

FLT_EPSILON 约等于 1.19×10⁻⁷，表示 float 能区分的最小差值。如果两个 float 的差小于 FLT_EPSILON，它们可能被当作相等：

#include <float.h>
#include <math.h>
#include <stdio.h>

int float_equal(float a, float b)
{
    return fabs(a - b) < FLT_EPSILON;
}

跨平台的定宽类型

如果代码需要精确控制整数大小（如网络协议、文件格式解析），<stdint.h>（C99 新增）提供了定宽类型：

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

int main(void)
{
    int8_t   i8;     /* 保证 8 位 */
    int16_t  i16;    /* 保证 16 位 */
    int32_t  i32;    /* 保证 32 位 */
    int64_t  i64;    /* 保证 64 位 */
    
    uint8_t  u8;     /* 保证 8 位无符号 */
    uint16_t u16;    /* 保证 16 位无符号 */
    uint32_t u32;    /* 保证 32 位无符号 */
    uint64_t u64;    /* 保证 64 位无符号 */
    
    printf("sizeof(int32_t) = %zu\n", sizeof(int32_t));   /* 总是 4 */
    printf("sizeof(int64_t) = %zu\n", sizeof(int64_t));   /* 总是 8 */
    
    return 0;
}

<stdint.h> 还提供了对应类型的极限宏：

#include <stdint.h>

printf("INT32_MIN = %" PRId32 "\n", INT32_MIN);
printf("INT32_MAX = %" PRId32 "\n", INT32_MAX);
printf("UINT32_MAX = %" PRIu32 "\n", UINT32_MAX);

这些类型和宏消除了 int、long 等平台相关类型的大小不确定性，是编写可移植代码的首选。

常见用法

分配足够大的缓冲区：

char buffer[INT_MAX / 1024];    /* 危险：可能太大 */

/* 更安全的做法 */
#define BUFFER_SIZE 1024
char buffer[BUFFER_SIZE];

循环边界检查：

for (int i = 0; i < count; i++) {
    if (i == INT_MAX) {         /* 防止无限循环 */
        printf("Limit reached\n");
        break;
    }
    /* ... */
}