现在位置: 首页 > C++ 教程 > 正文

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 intlong 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。

实例

#include <iostream>
#include <cstdint>

int main() {
    // 声明固定宽度的整数类型
    int8_t a = -128; // 最小值
    uint8_t b = 255; // 最大值
    int16_t c = -32768;
    uint16_t d = 65535;
    int32_t e = -2147483648;
    uint32_t f = 4294967295U; // 使用 U 后缀表示无符号常量
    int64_t g = -9223372036854775807LL; // 使用 LL 后缀表示长长整型常量
    uint64_t h = 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<unsigned int>(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;

    return 0;
}

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_tuintN_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。

实例

#include <cstdint>
#include <iostream>

int main() {
    int8_t a = -128;
    uint8_t b = 255;
    int32_t c = 2147483647;
    uint64_t d = 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;

    return 0;
}

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_tuint_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。

实例

#include <cstdint>
#include <iostream>

int main() {
    int_least8_t a = -128;
    uint_least8_t b = 255;
    int_least32_t c = 2147483647;
    uint_least64_t d = 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;

    return 0;
}

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_tuint_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。

实例

#include <cstdint>
#include <iostream>

int main() {
    int_fast8_t a = -128;
    uint_fast8_t b = 255;
    int_fast32_t c = 2147483647;
    uint_fast64_t d = 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;

    return 0;
}

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。

实例

#include <cstdint>
#include <iostream>

int main() {
    intmax_t max_int = INTMAX_MAX;
    uintmax_t max_uint = UINTMAX_MAX;
    intptr_t ptr_int = reinterpret_cast<intptr_t>(&max_int);
    uintptr_t ptr_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;

    return 0;
}

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

实例

#include <cstdint>
#include <iostream>

int main() {
    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;

    return 0;
}

<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。