Python中C类型整数的最大值和最小值

Question

我正在寻找一种方法来获取（使用Python）C类型整数的最大值和最小值（即uint8，int8，uint16，int16，uint32，int32，uint64，int64 ......）。

我期待在ctypes模块中找到它

In [1]: import ctypes
In [2]: ctypes.c_uint8(256)
Out[2]: c_ubyte(0)
In [3]: ctypes.c_uint8(-1)
Out[3]: c_ubyte(255)

但我找不到它。

朱莉娅有很棒的功能：

julia> typemax(UInt8)
0xff

julia> typemin(UInt8)
0x00

julia> typemin(Int8)
-128

julia> typemax(Int8)
127

我很确定Python有类似的东西。

理想情况下，我甚至在寻找一种方法来确保给定的Python整数（据说是无界的）可以在给定大小的C类型整数中安全地转换。当数字不在预期的时间间隔内时，它应该引发异常。

目前溢出不会引发异常：

In [4]: ctypes.c_uint8(256)
Out[4]: c_ubyte(0)

我看到这个帖子Maximum and Minimum values for ints但是它有点不同，因为作者正在寻找Python整数的最小值/最大值...而不是C整数（来自Python）

我也注意到Detecting C types limits ("limits.h") in python?但是，即使它非常相关，它也没有真正回答我的问题。

Answer 1

根据：[Python 3.Docs]: Numeric Types - int, float, complex：

整数具有无限的精度。

翻译成代码：

>>> i = 10 ** 100
>>> i
10000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
>>> len(str(i))
101
>>> i.bit_length()
333

另一方面，每种C类型都有固定的大小（取决于平台/架构），如[CppReference]: Fundamental types中清楚显示的那样。

由于[Python 3]: ctypes - A foreign function library for Python没有提及类型限制的任何内容（请注意，这里没有记录一些内容），让我们手动找到它。

code.朋友:

#!/usr/bin/env python3

import sys
from ctypes import c_int8, c_uint8, c_byte, c_ubyte, c_int16, c_uint16, \
    c_int32, c_uint32, c_int, c_uint, c_long, c_ulong, c_longlong, c_ulonglong, \
    c_int64, c_uint64, \
    sizeof


def limits(c_int_type):
    signed = c_int_type(-1).value < c_int_type(0).value
    bit_size = sizeof(c_int_type) * 8
    signed_limit = 2 ** (bit_size - 1)
    return (-signed_limit, signed_limit - 1) if signed else (0, 2 * signed_limit - 1)


def main():
    test_types = [
        c_int8,
        c_uint8,
        c_byte,
        c_ubyte,
        c_int16,
        c_uint16,
        c_int32,
        c_uint32,
        c_int,
        c_uint,
        c_long,
        c_ulong,
        c_longlong,
        c_ulonglong,
        c_int64,
        c_uint64
    ]
    for test_type in test_types:
        print("{:s} limits: ({:d}, {:d})".format(test_type.__name__, *limits(test_type)))


if __name__ == "__main__":
    print("Python {:s} on {:s}\n".format(sys.version, sys.platform))
    main()

笔记：

• 代码依赖于以下事实：对于某个整数类型，其间隔（和限制是区间的端点）是： 签署（2的补充）：[-(2 bit_size - 1), 2 bit_size - 1 - 1] unsigned：[0, 2 bit_size - 1]
• 要检查类型的符号，请使用-1（它将自动转换为无符号类型的上限（由于环绕算术））
• 输出有很多重复（下面），因为某些类型只是其他人的“别名”
• 剩下的任务（创建一个将Python int与ctypes类型限制进行比较的函数，如果不是则引发异常）是微不足道的，所以我没有实现它
• 这仅用于演示目的，所以我没有做任何参数检查

输出：

(py35x64_test) e:\Work\Dev\StackOverflow\q052475749>"e:\Work\Dev\VEnvs\py35x64_test\Scripts\python.exe" code.py
Python 3.5.4 (v3.5.4:3f56838, Aug  8 2017, 02:17:05) [MSC v.1900 64 bit (AMD64)] on win32

c_byte limits: (-128, 127)
c_ubyte limits: (0, 255)
c_byte limits: (-128, 127)
c_ubyte limits: (0, 255)
c_short limits: (-32768, 32767)
c_ushort limits: (0, 65535)
c_long limits: (-2147483648, 2147483647)
c_ulong limits: (0, 4294967295)
c_long limits: (-2147483648, 2147483647)
c_ulong limits: (0, 4294967295)
c_long limits: (-2147483648, 2147483647)
c_ulong limits: (0, 4294967295)
c_longlong limits: (-9223372036854775808, 9223372036854775807)
c_ulonglong limits: (0, 18446744073709551615)
c_longlong limits: (-9223372036854775808, 9223372036854775807)
c_ulonglong limits: (0, 18446744073709551615)