C++ 标准库 <cstdint>

<cstdint> 是 C++11 引入的一个头文件，它定义了一组固定宽度的整数类型，这些类型在不同的平台上具有相同的大小和表示范围。

为什么使用 <cstdint>

在 C++ 中，标准整数类型（如 int 、 long 等）的大小和表示范围依赖于编译器和平台。这可能导致在不同平台上编译的程序行为不一致。使用 <cstdint> 中定义的固定宽度整数类型可以避免这些问题，因为它们在所有平台上具有相同的大小和表示范围。

定义和语法

<cstdint> 定义了以下整数类型：

• int8_t ：8位有符号整数
• uint8_t ：8位无符号整数
• int16_t ：16位有符号整数
• uint16_t ：16位无符号整数
• int32_t ：32位有符号整数
• uint32_t ：32位无符号整数
• int64_t ：64位有符号整数
• uint64_t ：64位无符号整数

此外，还定义了最大宽度的整数类型：

• intmax_t ：最大宽度的有符号整数
• uintmax_t ：最大宽度的无符号整数

以及用于位操作的类型：

• intptr_t ：足够大的有符号整数，可以存储指针的值
• uintptr_t ：足够大的无符号整数，可以存储指针的值

实例

下面是一个使用 <cstdint> 的简单示例，展示了如何声明和使用这些类型。

#include <iostream>#include <cstdint>intmain(){// 声明固定宽度的整数类型int8_ta=-128;// 最小值uint8_tb=255;// 最大值int16_tc=-32768;uint16_td=65535;int32_te=-2147483648;uint32_tf=4294967295U;// 使用 U 后缀表示无符号常量int64_tg=-9223372036854775807LL;// 使用 LL 后缀表示长长整型常量uint64_th=18446744073709551615ULL;// 使用 ULL 后缀表示无符号长长整型常量// 输出结果std::cout<<"int8_t: "<<static_cast<int>(a)<<std::endl;std::cout<<"uint8_t: "<<static_cast<unsignedint>(b)<<std::endl;std::cout<<"int16_t: "<<c<<std::endl;std::cout<<"uint16_t: "<<d<<std::endl;std::cout<<"int32_t: "<<e<<std::endl;std::cout<<"uint32_t: "<<f<<std::endl;std::cout<<"int64_t: "<<g<<std::endl;std::cout<<"uint64_t: "<<h<<std::endl;return0;}

输出结果：

int8_t: -128

uint8_t: 255

int16_t: -32768

uint16_t: 65535

int32_t: -2147483648

uint32_t: 4294967295

int64_t: -9223372036854775807

uint64_t: 18446744073709551615

定宽整数类型

定宽整数类型确保了变量具有固定的宽度，这在需要精确控制数据大小和布局的情况下非常有用。它们的命名形式为 intN_t 和 uintN_t ，其中 N 表示位宽。

• int8_t , int16_t , int32_t , int64_t : 有符号定宽整数类型。
• uint8_t , uint16_t , uint32_t , uint64_t : 无符号定宽整数类型。

#include <cstdint>#include <iostream>intmain(){int8_ta=-128;uint8_tb=255;int32_tc=2147483647;uint64_td=18446744073709551615U;std::cout<<"a = "<<static_cast<int>(a)<<std::endl;std::cout<<"b = "<<static_cast<unsigned>(b)<<std::endl;std::cout<<"c = "<<c<<std::endl;std::cout<<"d = "<<d<<std::endl;return0;}

最小宽度整数类型

最小宽度整数类型确保了变量具有至少指定的位宽，这在需要最低位宽保证但不需要精确控制位宽的情况下非常有用。它们的命名形式为 int_leastN_t 和 uint_leastN_t 。

• int_least8_t , int_least16_t , int_least32_t , int_least64_t : 有符号最小宽度整数类型。
• uint_least8_t , uint_least16_t , uint_least32_t , uint_least64_t : 无符号最小宽度整数类型。

#include <cstdint>#include <iostream>intmain(){int_least8_ta=-128;uint_least8_tb=255;int_least32_tc=2147483647;uint_least64_td=18446744073709551615U;std::cout<<"a = "<<static_cast<int>(a)<<std::endl;std::cout<<"b = "<<static_cast<unsigned>(b)<<std::endl;std::cout<<"c = "<<c<<std::endl;std::cout<<"d = "<<d<<std::endl;return0;}

最快宽度整数类型

最快宽度整数类型确保了变量具有至少指定的位宽，并且在给定系统上尽可能快。它们的命名形式为 int_fastN_t 和 uint_fastN_t 。

• int_fast8_t , int_fast16_t , int_fast32_t , int_fast64_t : 有符号最快宽度整数类型。
• uint_fast8_t , uint_fast16_t , uint_fast32_t , uint_fast64_t : 无符号最快宽度整数类型。

#include <cstdint>#include <iostream>intmain(){int_fast8_ta=-128;uint_fast8_tb=255;int_fast32_tc=2147483647;uint_fast64_td=18446744073709551615U;std::cout<<"a = "<<static_cast<int>(a)<<std::endl;std::cout<<"b = "<<static_cast<unsigned>(b)<<std::endl;std::cout<<"c = "<<c<<std::endl;std::cout<<"d = "<<d<<std::endl;return0;}

特殊类型

• intmax_t : 能够表示的最大有符号整数类型。
• uintmax_t : 能够表示的最大无符号整数类型。
• intptr_t : 足够大的有符号整数类型，用于存储指针。
• uintptr_t : 足够大的无符号整数类型，用于存储指针。

#include <cstdint>#include <iostream>intmain(){intmax_tmax_int=INTMAX_MAX;uintmax_tmax_uint=UINTMAX_MAX;intptr_tptr_int=reinterpret_cast<intptr_t>(&max_int);uintptr_tptr_uint=reinterpret_cast<uintptr_t>(&max_uint);std::cout<<"max_int = "<<max_int<<std::endl;std::cout<<"max_uint = "<<max_uint<<std::endl;std::cout<<"ptr_int = "<<ptr_int<<std::endl;std::cout<<"ptr_uint = "<<ptr_uint<<std::endl;return0;}

边界值宏

<cstdint> 还定义了一组宏，用于表示这些类型的边界值。

• INT8_MIN , INT8_MAX , UINT8_MAX
• INT16_MIN , INT16_MAX , UINT16_MAX
• INT32_MIN , INT32_MAX , UINT32_MAX
• INT64_MIN , INT64_MAX , UINT64_MAX

#include <cstdint>#include <iostream>intmain(){std::cout<<"INT8_MIN = "<<static_cast<int>(INT8_MIN)<<std::endl;std::cout<<"INT8_MAX = "<<static_cast<int>(INT8_MAX)<<std::endl;std::cout<<"UINT8_MAX = "<<static_cast<unsigned>(UINT8_MAX)<<std::endl;std::cout<<"INT32_MIN = "<<INT32_MIN<<std::endl;std::cout<<"INT32_MAX = "<<INT32_MAX<<std::endl;std::cout<<"UINT32_MAX = "<<UINT32_MAX<<std::endl;return0;}

<cstdint> 提供了一组固定宽度的整数类型，这些类型在不同的平台上具有相同的大小和表示范围。使用这些类型可以提高代码的可移植性和可预测性。在编写跨平台的 C++ 程序时，推荐使用 <cstdint> 中定义的类型。