每个C数据类型的大小是否保证是字节的整数倍？

Question

我知道sizeof（char）将始终为1，并且这是以字节为单位的，并且一个字节可以是任意数量的位（我相信任何位数大于或等于8，但不是积极的）。

我也经常看到提及C数据类型大小如何根据它们的大小之间的关系来指定的引用，例如“sizeof（int）＆lt; = sizeof（long）”。

我的问题基本上是：“sizeof（int）”在一个字节为8位且int为39位（或其他一些不能被CHAR_BIT整除的值）的系统上进行评估。

我的猜测是sizeof（）返回存储类型所需的最小字节数，因此它将向上舍入到下一个字节。因此，在我的39位int示例中，sizeof（int）的结果为5。

这是对的吗？

此外，是否有一种简单的方法可以确定特定类型可以容纳的100％可移植的位数，并且不需要包含任何标头？对于学习体验而言，这比实际应用更多。我会在实践中使用stdint类型。我想的可能就是声明变量并将其初始化为~0，然后循环并左移它直到它为零。

谢谢！

Answer 1

人们经常无法理解的是，在C中，sizeof和“宽度”之间存在明显的区别。

“width”更多关于二进制表示，范围，溢出/环绕行为。你说无符号整数类型是16位宽，那么你的意思是它包围在65535.

但是sizeof只关心存储。因此，通过允许sizeof(T[n])==sizeof(T)*n包含填充来维护sizeof。

由于这个原因，尝试在sizeof类型和类型的算术行为之间找到连接是没有意义的：类型可以有一定的范围，但可以占用它想要的任何存储空间。

回答你的问题（“如果在8位字符机器上使用39位int怎么办？”）我想以TI C6400 +为例，因为它有一个40位{{1}和8位字符，非常接近。

TI C6400 +是一个字节可寻址机器，因此它必须将8位字节定义为long。

它还有一个40位整数类型，因为ALU可以在40位整数上运行，并且它们将其定义为char。

你会认为long应该是5，对吗？

嗯，它可以，但是这个CPU也不支持非对齐加载，所以出于性能原因，这个sizeof(long)类型默认对齐为8字节边界而不是5字节，然后每个{ {1}}有3个字节的填充（在内存和寄存器级别，因为它在CPU中也需要一对GPR），然后自然long变为8。

有趣的是，C6400 + C实现还提供long，sizeof(long)也是8.但这是一个真正的64位宽类型，并且具有完整的64位范围而不是40位。

<强>更新

回到“39位”的情况。

由于6.2.8.1要求所有完整类型的对齐是“bytes”的整数倍，因此如果long long为8，则必须将39位整数填充到至少40位或更大，因此{ {1}}此类型必须是大于或等于5的整数。

Answer 2

Chapter and verse：

6.2.6类型表示

6.2.6.1概述

1. 除本条款所述外，所有类型的陈述均未指明。
2. 除了位字段外，对象由一个或多个字节的连续序列组成， 其数量，顺序和编码是明确指定的 实现定义。
3. 存储在无符号位域和unsigned char类型对象中的值应为 使用纯二进制表示法表示。 ^49）
4. 存储在任何其他对象类型的非位字段对象中的值由n × CHAR_BIT组成 位，其中n是该类型对象的大小，以字节为单位。该值可以复制到 类型unsigned char [n]的对象（例如，memcpy）;得到的字节集是 称为值的对象表示。存储在位字段中的值由m位组成， 其中m是为位字段指定的大小。对象表示是m的集合 比特字段包含在保持它的可寻址存储单元中。两个值（其他 比NaNs）具有相同的对象表示比较相等，但比较的值 等于可以具有不同的对象表示。

^{49）使用二进制数字0和1的整数的位置表示，其中包含值 由连续位表示的是加法的，以1开始，并乘以连续的积分 2的幂，除了位置最高的位。 （改编自美国国民 信息处理系统字典。）一个字节包含CHAR_BIT位，以及值 类型unsigned char的范围从0到2^CHAR_BIT − 1。}

  

我的问题基本上是：“sizeof（int）”在一个字节为8位且int为39位（或其他一些不能被CHAR_BIT整除的值）的系统上评估为什么。

实现必须将CHAR_BIT大小的存储单元映射到奇数大小的单词上，以满足上述要求，可能会带来显着的性能损失。 39位字最多可容纳4个8位或9位存储单元，因此sizeof (int) 可能评估为4。

或者，实现者可以简单地判断它不值得麻烦并将CHAR_BIT设置为39; 所有（包括单个字符）占用一个或多个完整字，根据类型最多留下31位。

过去曾有过这种事情的真实例子。其中一个旧的DEC PDP（我想说PDP-8，也许是PDP-11？）使用36位字和7位ASCII字符值; 5个字符可以存储在一个单词中，其中一个字节未使用。所有其他类型都占据了一个完整的词。如果实现将CHAR_BIT设置为9，则可以将CHAR_BIT大小的存储单元干净地映射到36位字，但同样，如果硬件每个单词预计5个字符。

Answer 3

  

每个C数据类型的大小是否保证是字节的倍数？

是。即使在CHAR_BIT = 32的系统上，表示数据类型所需的位数小于struct foo { unsigned int bar : 1};，例如int16_t或CHAR_BIT。

sizeof(char) = 1 (guaranteed)
CHAR_BIT >= 8 ( = 8 on posix compliant system)
sizeof(anything else) = k * sizeof(char) = k where k is a whole number

来自 6.5.3.4 sizeof和_Alignof运算符

  

sizeof运算符产生其操作数的大小（以字节为单位）   可以是表达式或类型的带括号的名称。大小是   根据操作数的类型确定。结果是整数。   [...]

为了增加您的困惑，在CHAR_BIT = 32的计算机上，sizeof(int16_t)将为1，因此sizeof(int32_t)也是如此，您实际上最终可能会分配更多的内存字节如果您使用malloc(sizeof(int16_t) * n)代替malloc(sizeof(int16_t[n])，则需要（我不确定）。