我应该在 32/64 位机器上使用 stdint.h 整数类型吗？

Question

关于常规的 c 整数声明，让我烦恼的一件事是它们的名字很奇怪，"long long" 是最糟糕的。我只为 32 位和 64 位机器构建，所以我不一定需要库提供的可移植性，但是我喜欢每种类型的名称是一个长度相似的单词，大小没有歧义。

// multiple word types are hard to read
// long integers can be 32 or 64 bits depending on the machine

unsigned long int foo = 64;
long int bar = -64;

// easy to read
// no ambiguity

uint64_t foo = 64;
int64_t bar = -64;

在 32 位和 64 位机器上：

1) 使用较小的整数（例如 int16_t 会比使用更大的整数（例如 int32_t 慢吗？

2) 如果我只需要一个到运行的 for 循环 10 次，是否可以使用可以处理它的最小整数而不是典型的 32 位整数？

for (int8_t i = 0; i < 10; i++) {

}

3) 每当我使用一个我知道永远不会为负的整数时，即使我不需要提供的额外范围，也可以更喜欢使用无符号版本吗？

// instead of the one above
for (uint8_t i = 0; i < 10; i++) {

}

4) 对 stdint.h

中包含的类型使用 typedef 是否安全

typedef int32_t signed_32_int;
typedef uint32_t unsigned_32_int;

编辑：两个答案都一样好，我真的不能偏向一个，所以我只选择了代表较低的回答者

Answer 1

Can using a smaller integer such as int16_t be slower than something higher such as int32_t?

是的。有些 CPU 没有专用的 16 位算术指令； 16 位整数的算术运算必须用如下指令序列模拟：

r1 = r2 + r3
r1 = r1 & 0xffff

同样的原则适用于 8 位类型。

在<stdint.h>中使用"fast"整数类型来避免这种情况——例如，int_fast16_t会给你一个至少[=39]的整数=] 16 位宽，但如果 16 位类型不是最佳的，可能会更宽。

If I needed a for loop to run just 10 times, is it ok to use the smallest integer that can handle it instead of the typical 32 bit integer?

别打扰了；只需使用 int。使用较窄的类型实际上并不会节省任何 space，如果您决定将迭代次数增加到超过 127 次而忘记循环变量使用的是较窄的类型，则可能会导致问题出现。

Whenever I use an integer that I know will never be negative is it ok to prefer using the unsigned version even if I do not need the extra range in provides?

最好避免。某些 C 习语不能正确处理无符号整数；例如，您不能编写以下形式的循环：

for (i = 100; i >= 0; i--) { … }

如果i是无符号类型，因为i >= 0永远为真！

Is it safe to use a typedef for the types included from stdint.h

从技术角度来看是安全的，但它会惹恼其他必须使用您的代码的开发人员。

习惯 <stdint.h> 的名字。它们是标准化的并且相当容易输入。

Answer 2

1) Can using a smaller integer such as int16_t be slower than something higher such as int32_t?

是的，它可能会更慢。请改用 int_fast16_t。根据需要分析代码。性能非常依赖于实现。 int16_t 的一个主要好处是它的小而明确的大小（也必须是 2 的补码）用于结构和数组，而不是速度。

The typedef name int_fastN_t designates the fastest signed integer type with a width of at least N. C11 §7.20.1.3 2

2) If I needed a for loop to run just 10 times, is it ok to use the smallest integer that can handle it instead of the typical 32 bit integer?

是的，但代码和速度的节省值得怀疑。建议改为 int。发出的代码在 speed/size 中往往是最佳的，具有本机 int 大小。

3) Whenever I use an integer that I know will never be negative is it OK to prefer using the unsigned version even if I do not need the extra range in provides?

当数学严格无符号时（例如使用 size_t 的数组索引），使用一些无符号类型是首选，但代码需要注意粗心的应用程序，如

for (unsigned i = 10 ; i >= 0; i--) // infinite loop

4) Is it safe to use a typedef for the types included from stdint.h

几乎总是。 int16_t 之类的类型是可选的。最大可移植性使用所需的类型 uint_least16_t 和 uint_fast16_t 代码运行在使用 9、18 等位宽的罕见平台上

Answer 3

绝对有可能，是的。在我的笔记本电脑 (Intel Haswell) 上，在微基准测试中，两个寄存器在 0 和 65535 之间上下计数 20 亿次，这需要
```
1.313660150s - ax dx (16-bit)
1.312484805s - eax edx (32-bit)
1.312270238s - rax rdx (64-bit)
```
时间上的微小但可重复的差异。（我在汇编中编写了基准测试，因为 C 编译器可能会将其优化为不同的寄存器大小。）
它会工作，但如果您更改边界，则必须保持最新，C 编译器可能会将它优化为相同的汇编代码。

只要是正确的C就可以了。请记住，无符号溢出是已定义的，而有符号溢出是未定义的，编译器会利用它进行优化。例如，

void foo(int start, int count) {
    for (int i = start; i < start + count; i++) {
        // With unsigned arithmetic, this will execute 0 times if
        // "start + count" overflows to a number smaller than "start".
        // With signed arithmetic, that may happen, or the compiler
        // may assume this loop always runs "count" times.
        // For defined behavior, avoid signed overflow.
    }

是的。此外，POSIX 提供 inttypes.h 扩展 stdint.h 一些有用的函数和宏。

我应该在 32/64 位机器上使用 stdint.h 整数类型吗？

Should I use the stdint.h integer types on 32/64 bit machines?

c

integer

typedef

stdint