符号無し整数型の最大値を得る | Programming Place Plus　Ｃ言語編　逆引き

このページの概要

以下は目次です。

• 目的
• 方法①（-1 を使う）
  • 型の大きさを問わず、つねに使える
  • 若干、意図が分かりづらい？
• 方法②（標準ライブラリのマクロを使う）
  • 型に応じた使い分けが必要

目的

ある符号無し整数型で表現できる最大値を使いたいとします。

たとえば、unsigned int型の変数を定義するとき、表現できる最大値で初期化したい場合、どのように書けるでしょうか。

unsigned int a = ???;

方法①（-1 を使う）

-1 を与えるのが簡単です。

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    unsigned int a = -1;
    unsigned char b = -1;
    unsigned long long c = -1;

    printf("%u\n", a);
    printf("%hhu\n", b);
    printf("%llu\n", c);
}

実行結果：

4294967295
255
18446744073709551615

-1 は負数ですから、符号無し整数型では表現できません。Ｃ言語の型変換のルールでは、負数を符号無し整数型に変換するときには、表現できる数になるまで、2^N を加算し続けることになっています（第１９章）。N は変換後の型のビット数です。

unsigned int型が 32ビットだとすると、表現できない -1 という数に、2³² を加算します。この結果は、unsigned int型で表現できる最大値と一致します。

符号無し整数型の大きさが何ビットであっても、N の部分が自動的に判断されますから、つねに正しく、最大値を得られます。

方法②（標準ライブラリのマクロを使う）

符号無し整数型の最大値を定義したマクロが、標準ライブラリに用意されていますから、それを使う方法もあります。

これらのマクロは limits.h で定義されています。また、size_t型のようなほかの符号無し整数型については stdint.h で定義されています。

すべてではありませんが、代表的なものを以下に挙げます。

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

int main(void)
{
    unsigned int a = UINT_MAX;
    unsigned char b = UCHAR_MAX;
    unsigned long long c = ULLONG_MAX;

    printf("%u\n", a);
    printf("%hhu\n", b);
    printf("%llu\n", c);
}

実行結果：

4294967295
255
18446744073709551615