Question

我正在开发几个需要在多个桌面和移动平台上移植的C和C ++项目。我知道在读取和写入磁盘数据时使用显式大小的类型u32_t i64_等很重要。

使用所有整数类型的显式大小类型以确保一致执行是否是个好主意？我听说显式大小的类型会产生性能影响，因为处理器针对其预期的int类型进行了优化等。我还读到一个好的策略是在内部为类数据成员使用显式大小的类型，但不在接口中使用。

在数据成员和接口上是否有关于显式大小类型的最佳实践？（我假设在这些情况下C或C ++之间不会有巨大的差异，但请告诉我是否存在）

Answer 1

基本的“int”类型的好处在于它几乎总是最快的整数类型，适用于您当前正在编译的任何平台。

另一方面，使用int32_t（而不仅仅是int）的优点是你的代码可以指望int32_t总是32位宽，无论它编译在什么平台上，这意味着你可以安全地比int更多地假设值的行为。对于固定大小的类型，如果您的代码在新平台Y上完全编译，那么它的行为可能与在旧平台X上完全相同。

int32_t的（理论上）缺点是新平台X可能不支持32位整数（在这种情况下，你的代码根本不会在该平台上编译），或者它可能支持它们但处理它们的速度比它慢会处理普通的in。

上面的例子有点人为，因为几乎所有现代硬件都全速处理32位整数，但是存在（并且确实存在）操纵int64_ts比操作int更慢的平台，因为（a）CPU具有32位寄存器，因此必须将每个操作分成多个步骤，当然（b）64位整数占用的内存是32位整数的两倍，这会给缓存带来额外的压力。

但是：请记住，对于人们编写的99％的软件，这个问题不会对性能产生任何可观察到的影响，因为99％的软件现在没有CPU限制，并且即使对于代码来说，整数宽度也不太可能是性能问题。那么真正归结为，你希望你的整数数学表现如何？

如果您希望编译器保证您的整数值总是占用32位RAM，并且总是在2 ^ 31处“环绕”（或者对于无符号，则为2 ^ 32）），无论你正在编译什么平台，都要使用int32_t（等）。
如果你真的不关心包装行为（因为你知道你的整数永远不会包装，由于它们存储的数据的性质），你想让代码更便携对于奇数/异常编译目标，至少理论上更快（尽管可能不是现实生活中），那么你可以坚持使用普通的旧/短/ int / long。

我个人默认使用固定大小的类型（int32_t等），除非有非常明确的理由不这样做，因为我希望最小化跨平台的变体行为的数量。例如，此代码：

for (uint32_t i=0; i<4000000000; i++) foo();

...将始终调用foo（）恰好4000000000次，而此代码：

for (unsigned int i=0; i<4000000000; i++) foo();

可能调用foo（）4000000000次，或可能进入无限循环，具体取决于（sizeof（int）＆gt; = 4）。当然可以手动验证第二个片段在任何给定平台上不那样做，但考虑到两种样式之间可能为零的性能差异，我更喜欢第一种方法，因为预测其行为是明智之举。我认为char / short / int / long方法在C的早期阶段更有用，当时计算机体系结构更加多样化，并且CPU足够慢以至于实现完全本机性能比安全编码更重要。

Answer 2

使用inttypes.h或stdint.h。它是ANSI-C，因此它将支持任何旨在符合ANSI标准的工具链。

此外，它仍然可以为您节省重新设计轮子的工作。

你唯一必须做的是

#include <inttypes.h>

uint32_t integer_32bits_nosign;

关于便携性的另一个问题：因为数据宽度数据结束非常重要。您必须使用标准宏检查目标字节序：

struct {
#if defined( __BIG_ENDIAN__ ) || defined( _BIG_ENDIAN )
    // Data disposition for Big Endian   
#else
    // Data disposition for Little Endian   
#endif
};

如果使用位字段，则特别敏感。

编辑：

当然，如果您计划在仅使用C ++的代码上使用<csdtint>，则可以使用{{1}}。

Answer 3

具有固定大小类型的相当令人讨厌的“陷阱”是，虽然它们给人的印象是代码不依赖于“int”的大小，但这实际上是一种错觉。一段代码如：

uint32_t mul(uint16_t a, uint16_t b)
{ return a*b; }

对于所有平台上的“a”和“b”的所有值，

将具有已定义的含义其中“int”是40位或更大，并且还将定义所有值的含义在“int”为16位的所有平台上的“a”和“b”，尽管是含义当算术产品是65535时会有所不同 C89标准注意到虽然没有要求这样做，但大部分都是如此那个时代的实现定义了它们的整数数学行为签署的操作 - 除了一些特殊的例外 - 行为相同即使结果在INT_MAX + 1之间，也可以使用未签名的对应 和UINT_MAX - 因此在那些编译器上所有“a”值的行为并且“b”将匹配具有较大“int”类型的机器上的行为。它有然而，对于32位编译器来说，生成代码会变得时髦由于标准不禁止它们，因此打破值大于INT_MAX 这样做。

Answer 4

stdint.h中有fast_type大小的整数，编译器将在平台中选择所需大小的最快整数，例如（从stdint.h中提取）

typedef signed char     int_fast8_t;
#if __WORDSIZE == 64
typedef long int        int_fast16_t;
typedef long int        int_fast32_t;
typedef long int        int_fast64_t;
#else
typedef int         int_fast16_t;
typedef int         int_fast32_t;
__extension__
typedef long long int       int_fast64_t;
#endif

在C系列语言中使用显式大小的类型的缺点或权衡

4 个答案: