Los números en se almacenan en formato binario. Así el número 10 se convierte en 1010
y el número 22 en 10110
.
En C++ los tipos no tienen un tamaño fijo, su tamaño es dependiente de la arquitectura del sistema. Eso sí, para una arquitectura determinada el tamaño de un tipo es fijo.
En el caso de int
, en una aplicación para pc suele ocupar 32 bits. Si asumimos que este es tu caso y dado que 1 bit se emplea para indicar el signo del número tenemos que el rango de valores que admite el tipo int
es de 2^31 a (-2^31)-1 o, dicho de otra forma de -2,147,483,648 a 2,147,483,647. Esto quiere decir que cualquier número dentro de este rango se almacenará en 4 bits independientemente del valor del mismo. Así el valor 1
y el valor 123456789
ocuparán ambos 32 bits (los dígitos de mayor peso que no estén en uso se inicializan con ceros).
En cualquier caso, C++ dispone de una serie de utilidades en la librería limits
que te informan acerca del rango válido para cada tipo de dato. Así:
#include <limits>
#include <iostream>
int main()
{
std::cout << "rango de int: " << std::numeric_limits<int>::min() << " a "
<< std::numeric_limits<int>::max() << '\n'
<< "rango de short: " << std::numeric_limits<short>::min() << " a "
<< std::numeric_limits<short>::max() << '\n'
<< "rango de char: " << (int)std::numeric_limits<char>::min() << " a "
<< (int)std::numeric_limits<char>::max() << '\n';
}
Su salida:
rango de int: -2147483648 a 2147483647
rango de short: -32768 a 32767
rango de char: -128 a 127
Si te excedes en la capacidad de uno de los tipos se provoca un efecto conocido como desbordamiento (overflow). En este caso se activa un flag específico en el procesador y el número pierde valores:
int main()
{
int valor = std::numeric_limits<int>::max();
std::cout << valor << '\n' << valor + 1;
}
Su salida:
2147483647
-2147483648
Como ves, el número ha dado de repente la vuelta. Pasa de un número positivo a uno negativo esto es porque:
0111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 -> 2147483647
+ 1
---------------------------------------
1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 -> -2147483648
^
Este es el bit de signo
Otro ejemplo:
int main()
{
int valor = std::numeric_limits<int>::max();
std::cout << valor << '\n' << valor + valor;
}
Salida:
2147483647
-2
Explicación a este segundo caso
0111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 -> 2147483647
+ 0111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 -> 2147483647
---------------------------------------
1 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 -> -2
^ ^
Este dígito se pierde Los números negativos se almacenan en complemento a 2
Así, cualquier suma de dos enteros siempre va a dar un resultado, aunque este sea incorrecto (para eso está el flag de desbordamiento).
¿Qué sucede en el caso de las cadenas de caracteres?
Las cadenas de caracteres no son un tipo nativo. No ocupan un número regular de bytes ya que depende del tamaño del texto a almacenar.
Aquí habría que distinguir entre arreglo de caracteres y las clases de cadenas (std::string
, std::wstring
, ...):
En el caso de los arreglos de caracteres has de tener presente que en algún momento has indicado el tamaño máximo. En este caso, si intentas escribir más allá del tamaño definido (recuerda que los índices empiezan a contar en 0), lo que conseguirás es escribir en memoria que no pertenece al arreglo. Esto suele desembocar en un mal funcionamiento del programa o incluso en un casque si el Sistema Operativo se da cuenta.
char cadena[10];
cadena[10] = '0'; // Error estás escribiendo fuera del arreglo
En el caso de las clases de cadenas has de saber que son las propias clases las que se encargan de gestionar la memoria para la cadena. Ellas solitas son capaces de adaptar el tamaño del buffer para que entre el texto que intentes almacenar. Este tipo de elementos también tiene un tamaño máximo que puede estar en torno a los 2^32 o 2^64 caracteres (eso si no te quedas sin memoria antes).