固定宽度整数类型是否保证是标准内置类型的typedef？

Question

<cstdint>中的类型（如int16_t、uint_fast64_t、int_least8_t）是否保证是内置类型之一（如short、unsigned long等）的typedef？

还是实现可以使用非通常的内置类型来实现固定宽度类型？

- Baum mit Augen

Answer 1

不，至少对于类型intN_t是这样的。根据C99 7.18.1.1（C++11和C++14参考），这些类型保证具有二进制补码表示法。标准整数类型不必是二进制补码。

C11对C99也有重要的更改（实际上只是错误修复），强调了上述观点：

7.20.1.1/3：

“然而，如果一个实现提供了8、16、32或64位宽度的整数类型，没有填充位，并且（对于有符号类型）具有二进制补码表示，则应定义相应的typedef名称。”

- Anton Savin

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但这并不证明在C++中，不使用二进制补码的实现实际上允许提供那些可选类型，是吗？ - Baum mit Augen

@BaummitAugen 实现在任何情况下都不禁止提供这些可选类型，而且在标准类型不是二进制补码的情况下，intN_t 类型一定不会是标准类型的 typedef。 - Anton Savin

Answer 2

我手头有 C99 规范的草案版本，也有 C++14 规范的草案。由于这些都是草案，所以信息可能不正确，但我认为措辞在最终版本中应该是一样的。

在 C++14 规范的 §18.4.1 中，关于 <cstdint>，有以下内容：

namespace std {
   typedef signed-integer-type int8_t; // optional
   typedef signed-integer-type int16_t; // optional
   typedef signed-integer-type int32_t; // optional
   typedef signed-integer-type int64_t; // optional

   [ etc. ]
}

它接着说：

引用块中指出：“头文件定义了所有函数、类型和宏，与C标准中的7.18相同。”

我查看了C99标准草案的§7.18，并没有要求所定义的类型实际上必须是内置类型的别名，比如int、long int等。它只是说，如果这些类型存在，则必须满足某些关于它们的范围、大小和内存布局的限制。

总的来说，我强烈怀疑答案是否定的，但如果我错了，我很想知道我在规范中哪里理解错了。 :-)

希望这可以帮到您！

- templatetypedef

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这似乎是最有力的证据，我希望它也是正确的（就我所知）。如果有语言专家来反驳你的答案，我明天会再次检查。 - Baum mit Augen

Answer 3

这些类型由C标准（并被C++标准所引用）规定，要求每个类型都是有符号整型或无符号整型的typedef。

“有符号整型”由核心语言定义，包括“标准有符号整型”（即signed char、short int、int、long int和long long int）以及任何实现定义的“扩展有符号整型”。

同样，“无符号整型”由核心语言定义，包括“标准无符号整型”（即unsigned char、unsigned short int、unsigned int、unsigned long int和unsigned long long int）以及与扩展有符号整型相对应的任何实现定义的“扩展无符号整型”。

简而言之，这些typedef中的每一个都可以是常见的内置类型或实现定义的扩展整型。大多数编译器不支持扩展整型，在这些编译器上它们必须是内置类型。

- T.C.

Answer 4

从C++标准中可以看到：“还可能有实现定义的扩展有符号整数类型。标准和扩展的有符号整数类型统称为有符号整数类型。”（我认为关于扩展无符号整数类型也有类似的说明）没有说明如何使用这些扩展整数类型，它们显然是非便携式和实现定义的。

然而，int16_t等可以是扩展整数类型的typedef。

- gnasher729

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扩展整数类型仍必须遵守整数类型的所有核心语言规则。 - T.C.

这并没有说明是否允许使用这些扩展类型来实现<cstdint>中的类型。 - Baum mit Augen

@BaummitAugen 是的。<cstdint> 中的类型必须是有符号或无符号整数类型，gnasher729 的引用显示了标准如何定义“有符号整数类型”。展示“有符号整数类型”允许“扩展有符号整数类型”回答了你的问题，不是吗？ - user743382

@hvd，如果我们结合您的评论（加上一些标准引用）和上面的回答，或许就能得出答案了。 :) - Baum mit Augen

@BaummitAugen 我理解你的观点，答案可能需要更加清晰明了。如果 gnasher729 愿意将我的评论并入回答中，并且最好能够再详细阐述一些，我完全没有问题。 :) - user743382