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はじめに
C言語では、整数を扱うために複数の型が用意されています。
代表的なのは
- char
- short
- int
- long
- long long
などです。
「とりあえず int を使っている」
という方も多いですが、実際には用途に応じて使い分けることが重要です。
この記事では、
- int・char・short・long の違い
- 最大値・最小値
- signed / unsigned
- 2の補数
- オーバーフロー
- 実務での使い分け
まで、初心者向けに順番に解説します。
整数型の種類
まずは、C言語で使われる整数型の一覧です。
| 型 | サイズ（目安） |
|---|---|
| char | 1バイト |
| short | 2バイト |
| int | 4バイト |
| long | 4 or 8バイト |
| long long | 8バイト |
※サイズは環境（コンパイラ・CPU）によって異なります
最大値・最小値（一覧）
signedは省略可能です。
■ 8bit（char）
| 型 | 最小値 | 最大値 |
|---|---|---|
| signed char | -128 | 127 |
| unsigned char | 0 | 255 |
■ 16bit（short）
| 型 | 最小値 | 最大値 |
|---|---|---|
| signed short | -32768 | 32767 |
| unsigned short | 0 | 65535 |
■ 32bit（int / long）
※ 環境によって long のサイズは変わる場合があります。
| 型 | 最小値 | 最大値 |
|---|---|---|
| signed int | -2147483648 | 2147483647 |
| unsigned int | 0 | 4294967295 |
| signed long | -2147483648 | 2147483647 |
| unsigned long | 0 | 4294967295 |
■ 64bit（long long）
| 型 | 最小値 | 最大値 |
|---|---|---|
| signed long long | -9223372036854775808 | 9223372036854775807 |
| unsigned long long | 0 | 18446744073709551615 |
初心者さんintだけじゃダメなんですか？
エンジニアくん動くことは多いけど、それだと無駄が出ることもあるんだよね
例えば、
- メモリ使用量
- 通信データサイズ
- ハードウェア制御
などでは、型サイズを意識することが重要になります。
型に関する基本的な内容はこちらの記事でも解説しています。
C言語文法解説シリーズ
本記事は「C言語文法解説シリーズ」の1つです。
C言語の文法を、組み込み開発の視点も交えて解説しています。
C言語文法解説シリーズ一覧はこちら
ビット（bit）と値の範囲の関係
初心者さん最大値ってなんで255とかになるんですか？
エンジニアくんそれはビットで決まるんだ
コンピュータでは、データはすべて 0 と 1 の組み合わせで表現されます。
この1つ1つを「ビット（bit）」と呼びます。
例えば、1バイトは8ビットです。
00000000 ～ 11111111■ unsigned の場合
unsigned では、すべてのビットを数値として使えます。
そのため
- 最小値：0
- 最大値：255
になります。
00000000 = 0
11111111 = 255全部1にしたら最大なんですね
エンジニアくんそういうことだね
■ signed の場合
signed では1ビットを符号に使います。
その結果
-128 ～ 127
の範囲になります。
10000000 = -128
01111111 = 127※ 負の数は2の補数で表現されます（後で解説）
最大値・最小値
初心者さん最大値・最小値は覚えないとダメですか？
エンジニアくんbitで理解すれば覚えなくていいよ
例えば
8bit unsigned → 0 ～ 255
16bit unsigned → 0 ～ 65535のように、
2^bit数で考えられるようになると理解しやすくなります。
signed / unsigned の違い
int a; // signed
unsigned int b; // unsigned- signed → 負の値を扱える
- unsigned → 0以上のみ
同じbit数でも、扱える範囲が変わります。
2の補数とは？（負の数の仕組み）
例：+5 → -5
① ビット反転
0000 0101 → 1111 1010② 1を足す
1111 1010 → 1111 1011👉 これが -5
初心者さんなんでこんな面倒なことするんですか？
エンジニアくん足し算で扱えるようにするためだよ
C言語では、整数の計算は基本的に「ビットの加算（足し算）」で行われます。
2の補数を使うことで、負の数も含めて同じ足し算の仕組みで計算できるようになります。
例えば👇
0000 0101 （+5）
+ 1111 1011 （-5）
0000 0000 （0）👉 特別な「引き算」などを用意しなくても
👉 普通の足し算だけで計算できる
初心者さんなるほど、だからこの形なんですね
エンジニアくんそう。コンピュータ的に都合がいいんだよ
オーバーフローとは？（重要）
整数型には扱える範囲があります。
その範囲を超えると「オーバーフロー」が発生します。
■ 例
unsigned char a = 255;
a = a + 1;結果👇
255 → 0👉 値がループする
初心者さんえ、エラーにならないんですか？
エンジニアくんならない。だから危険
■ signedの場合
signed char a = 127;
a = a + 1;👉 -128 になる（環境依存の挙動もあり注意）
👉 気づきにくいバグの原因になる
型の使い分け（実務での考え方）
ここが最も重要です。
■ 基本
- 特に制約なし → int
■ 文字/文字列
- 文字/文字列を扱う場合→char
char型についてはこちらの記事で解説しています。
■ 範囲が決まっている
- 年齢 → unsigned char
- 温度 → short / int16_t
👉 必要な範囲に合わせる
■ メモリを節約
uint8_t buf[1000]; // 1KB
int buf[1000]; // 4KB👉 大きな差になる
■ unsignedを使う場面
- カウンタ
- サイズ
- ビット操作
⚠️ 注意
unsigned short a = 1;
if (a < 0) // unsignedでは成立しない■ 組み込みでの考え方
- メモリ制約
- 通信仕様
- ハードウェア制御
#include <stdint.h>
uint8_t buf;
int16_t value;👉 サイズを意識した設計が重要
さらに場合によっては浮動小数点型の使用も検討します。
浮動小数点型についてはこちらの記事で解説しています。
まとめ
- 整数型はビット数で範囲が決まる
- signed / unsigned で扱える値が変わる
- 負の数は2の補数で表現される
- オーバーフローに注意
- 型は用途に応じて選ぶことが重要
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この記事が参考になった方へ
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