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C/C++拾遗之关于固定大小的整型

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由于历史上考虑到不同机器架构在处理不同位宽的整型时性能不同，所以当时的标准要求保证只要不小于某一宽度即可，具体多宽可由编译器自行决定，导致了在使用int或long时在不同机器上可能存在表现不同的情况。这样也大大降低了程序的稳定性和可移植性。C99标准中定义一组固定位宽的整型，在头文件stdint.h中，建议在编程中无特殊原因都使用这些固定位宽的整型，以保证程序在不同的机器构架下整型变量的大小依然相同。对应于C++11中相应的固定位宽的头文件是cstdin。所涉及到的类型主要有：

Name Type Range
int8_t 1 byte signed -128 to 127
uint8_t 1 byte unsigned 0 to 255
int16_t 2 byte signed -32,768 to 32,767
uint16_t 2 byte unsigned 0 to 65,535
int32_t 4 byte signed -2,147,483,648 to 2,147,483,647
uint32_t 4 byte unsigned 0 to 4,294,967,295
int64_t 8 byte signed -9,223,372,036,854,775,808 to 9,223,372,036,854,775,807
uint64_t 8 byte unsigned 0 to 18,446,744,073,709,551,615

很好记，就是int或uint后面跟上所需要的位宽，然后后面再加个_t即可
查看了下linux下的头文件，发现有如下一些typedef:

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/* Signed.  */

/* There is some amount of overlap with <sys/types.h> as known by inet code */
#ifndef __int8_t_defined
# define __int8_t_defined
typedef signed char     int8_t;
typedef short int       int16_t;
typedef int         int32_t;
# if __WORDSIZE == 64
typedef long int        int64_t;
# else
__extension__
typedef long long int       int64_t;
# endif
#endif

/* Unsigned.  */
typedef unsigned char       uint8_t;
typedef unsigned short int  uint16_t;
#ifndef __uint32_t_defined
typedef unsigned int        uint32_t;
# define __uint32_t_defined
#endif
#if __WORDSIZE == 64
typedef unsigned long int   uint64_t;
#else
__extension__
typedef unsigned long long int  uint64_t;
#endif

用法就是直接包含头文件，然后定义使用即可：

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#include <cstdint>
#include <iostream>

int main(void)
{
    int16_t i(5);
    std::cout << i << std::endl;
    return 0;
}

C++中关于整型的使用建议是：

  • 仅在整型变量的大小无关并且该变量不会变大时才使用int
  • 通常情况下都应该考试使用固定宽度的整型，特别是当某个整型变量需要保证宽度的时候
  • 只有当你有一个令人信服的理由时才使用无符号类型

当unsigned类的整型与signed整型混合使用时非常容易出问题（我自己写程序时遇到这个情况，debug好久才发现）如：

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void doSoming(unsigned int x)
{
  //Run some code
}
int main(void)
{
  doSoming(-1);
}

上面传递给函数中的-1有可能会变成非常大的数字。
所以编程中如果没有特别需要，最好避免使用unsigned类型。

一个小插曲
考虑练习下这些类型区别时，出现了一个让自己百思不得其解的问题，看如下代码：

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#include <iostream>
#include <cstdint>

int main(void)
{
    int8_t i8 = 8;
    int16_t i16 = -16;
    int32_t i32 = 32;
    int64_t i64= 64;
    std::cout << "==" << i8 << "==" << std::endl;
    std::cout << "==" << i8 << i16 << i32 << i64;
    return 0;
}

我的第一反应是输出中i8的输出应该是8，结果却发现输出中第一行只有3个等号。很费解，gdb调试查看变量情况，gdb给的提示是i8 = 8 '\b'，我依然没有反应过来哪里有问题（唉，这是有多久没有用char了）。然后开始查看头文件中对int8_t的定义，发现了上述头文件，原来这货就是个有符号的char，然后印象中char不就是可以用来存int吗，而且它俩在很多情况下是可以无损转换的，为什么输出不是8呢。这才开始查char的资料，突然想起来ASCII码的事，char在内存中确实是以整型存储，但存储的是ASCII码的整型，而8的ASCII码是’\b’（表示退格）。注意对于char来说，它只能存储一个（对于转义字符只算一个字符）使用单引号括起来的字符，将一个整数赋给它实际上发生了类型转换，char会保留该整数的低8位，存储为相应ASCII码的二进制。如：std::cout << int('\b');将会输出整数十进制的8；std::cout << char(8);将会输出一个退格（虽然看不见），因为十进制ASCII码8对应的是退格；std::cout << int('8');将会输出56,因为字符’8’对应的ASCII码的十进制是56；std::cout << char('8');将输出一个字符8,当然本身就是个字符，是否强制转换并无影响。
总之，代码要天天敲，基础知识要经常回顾，不然忘的太快了。

参考：Fixed-width integers and the unsigned controversy

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