Kokonaisluku (tietotekniikka)

Kokonaisluku on tietotekniikassa yksi tietotyypeistä. Kokonaisluku tietotyyppinä antaa tulkinnan tietokoneen muistissa oleville bittijonoille. Jos muuttujan viittaama tieto on staattisesti tyypitetty, se ei saa viitata muunkaltaiseen tietoon.
Kokonaisluvut yleisesti ohjelmointikielissä.
Ohjelmointikielissä voidaan antaa muuttujan määrittävä lause:
int abc = 42;
Tässä codice_1 on muuttujan nimi eli tunnus, codice_2 on muuttujan codice_1 "tyyppi" ja "literaali" codice_4 on muuttujaan sijoitettava arvo. Ohjelmointikielen kääntäjä antaa virheen, jos muuttujaan yritetään sijoittaa jotain mitä tyyppijärjestelmän mukaan siihen ei voida sijoittaa. Muuttuja codice_1 luo symbolisen tietovaraston, josta tietoa voidaan hakea ja johon tietoa voidaan kirjoittaa.
Esimerkkejä codice_2 literaaleista ovat:
Negatiiviset luvut esitetään tyypillisesti käyttäen kahden komplementtia. Tässä esityksessä nollalle on vain yksi esitystapa ja negatiivisia lukuja on yksi enemmän kuin positiivisia.
C-kielen kokonaisluvut.
C-ohjelmointikielessä tuntee viisi etumerkillistä kokonaislukutyyppiä ja niitä vastaavat etumerkittömät kokonaislukutyypit. Näihin on mahdollista viitata eri avainsanojen yhdistelmillä. Lisäksi standardi mahdollistaa toteuttaa lisätyyppejä.
Varhainen C-kielen määritelmä ei määrännyt muuttujien kokoa bitteinä, joka määrää niiden suurimmat tallennettavan luvun tai arvoalueen.
Standardin versiosta C99 on muuttujille määrätty vähimmäiskoot.
Huomaa, että alustasta ja ympäristöstä riippuen kokonaisluvut voivat käyttää eri kokoja. Näitä ovat esimerkiksi ILP32- ja LP64-mallit, joissa codice_2, codice_11 ja osoitin voivat käyttää eri kokoja.
Kokonaisluvut binäärilukuina.
Java 7:n codice_2 on oletusarvoisesti etumerkillinen 32-bittinen kokonaisluku.
Riippuen valitusta kokonaislukutyypistä sitä vastaa erikokoinen binääriluku. Esimerkiksi kokonaisluku 45 varataan tietokoneen muistiin kyseisillä eri binääriluvuilla:
Implisiittiset kokonaisluvut.
C99 vaatii toteutusta antamaan diagnostiikan kun tietotyyppinä on implisiittisesti kokonaislukutyyppi codice_2.
Esimerkiksi ennen C99:ää voi olla:
extern x;
f(y)
 register z = g(x) + y;
 return z;
.. jossa codice_22, codice_23 ja codice_24 käsiteltiin tyyppinä codice_2.
Kokonaisluvun ylivuoto ja ympäripyörähtäminen.
Kokonaislukujen käsittelyssä on kaksi tapahtumaa, joista toisinaan molempiin viitataan ylivuotona. Täsmällisesti sanottuna aritmeettinen ylivuoto pätee vain etumerkillisiin (codice_26) ja osoitintyyppeihin, ja on määrittelemätön toiminto. Ympäripyörähtäminen on etumerkittömille (codice_27) tietotyypeille. Ympäripyörähtämisessä arvo palaa luotettavasti nollaan. Historiallisesti on sallittu myös yhden komplementti, mutta nykyisin voi olettaa käytössä olevan kahden komplementti. C-kielen standardissa ylivuoto on määrittelemätön, jonka vuoksi ylivuodot muutetaan määritellyiksi ympäripyörähtämisiksi.
Epäonnistuneet aritmeettiset operaatiot.
Etumerkittömän (codice_27) aritmeettisen operaation ylivuototapauksissa ongelma ratkeaa modulo-operaationa, joka säilyttää vähiten tärkeät bitit. Kahden kokonaisluvun yhteen- tai kertolaskussa tulos voi olla yllättävän pieni ja pienestä kokonaisluvusta vähentäminen voi kääntyä suureksi positiiviseksi arvoksi. Esimerkiksi 8 bitin kokonaisluvun 255 + 2 tuottaa tulokseksi 1, joka on 257 mod 28. Vähennyslasku 0 − 1 tuottaa tulokseksi 255, joka vastaa kahden komplementtina arvoa −1.
Arvoalueen maksimisuuruus ylitetty.
Kokonaisluvun ylivuoto tapahtuu kun aritmeettinen operaatio pyrkii tuottamaan etumerkillisen (codice_26) kokonaislukuarvon, joka ylittää tai alittaa määritellyn lukualueen maksimisuuruuden. 8-bittinen kokonaisluku 127 + 1 tuottaa tulokseksi −128, joka on kahden komplementti luvusta 128. Ongelman voi kiertää käyttämällä etumerkitöntä (codice_27) tyyppiä kun arvot eivät tule koskaan olemaan negatiivisia (8-bittiselle kokonaisluvulle arvot välillä 0 ja 255), tai käyttämällä suurempaa tyyppiä (kasvattamalla 8-bittinen kokonaisluku 16-bittiseksi).
Kun muuttujalle varattuun muistipaikkaan yritetään alustaa maksimisuuruuden ylittävä arvo, kääntäjä leikkaa muistin ylivuodon välttämiseksi ylimääräiset siihen mahtumattomat bitit. Esimerkiksi kokonaisluku 1234 on binäärilukuna 10011010010 (11 bittiä) ja kun se sovitetaan 8 bittiin, siitä kääntäjä leikkaa ylimääräiset kolme bittiä (100). Tuloksena on kahden komplementtina tulkittu kokonaisluku -46.
Muunnokset kokonaislukujen ja liukulukujen välillä.
Myös muunnoksissa liukuluvuista kokonaislukuihin voi tapahtua virheitä.