std::cout把uint8_t当作字符处理

Question

如果我运行这段代码：

std::cout << static_cast<uint8_t>(65);

它将输出：

A

这是数字65的ASCII等效值。 这是因为uint8_t被简单地定义为：

typedef unsigned char uint8_t;

• 这种行为是标准吗？

• 是否有更好的方法来定义uint8_t，以保证它被处理为数字而不是字符？

我无法理解这种逻辑：如果我想打印一个uint8_t变量的值，它会作为字符打印。

P.S. 我正在使用MSVS 2013。

- Humam Helfawi

---

是的，这是标准行为。如果你想把 uint8_t 作为小的无符号整数使用，在输出之前需要进行类型转换。例如：static_cast<uint32_t>(some_uint8_t_variable)。 - Some programmer dude

@HumamHelfawi - 没有大小为1且不是char变体的原始类型。是的，C++可以添加新类型，但这将与这些typedef起源的C冲突。 - Pete Becker

std::cout << +static_cast<uint8_t>(65);会实现你想要的功能。 - Pete Becker

“+”是一元运算符，它的作用很像一元运算符“-”，但它不会否定值。它通常被视为无意义的，但在这里它确实有用，因为作为算术运算符，编译器将其参数提升为“int”。因此，“+x”等同于“(int)x”。 - Pete Becker

@NathanOliver 我明白了。但是正如Pete所说，这似乎是C兼容性问题。我看到除了char或全新类型之外别无选择。 - Humam Helfawi

Answer 1

这种行为是标准的，如果uint8_t 是 unsigned char 的 typedef，则始终会将字符打印为 std::ostream 具有 unsigned char 的重载，并输出变量内容作为字符。

应该没有更好的方法来定义 uint8_t 以保证其被视为数字而非字符。要做到这一点，C++委员会必须引入一个新的基本类型。目前，唯一具有等于1的sizeof()的类型是char、signed char和unsigned char 。他们可能会使用一个bool，但是bool不一定要有大小为1的大小，然后你仍然面临同样的问题。

int main()
{
    bool foo = 42;
    std::cout << foo << '\n';
}

将打印1，而不是42，因为任何非零值都为true，并且默认情况下true将打印为1。

我不是说这不能完成，但对于可以使用强制转换或函数处理的事情而言，这需要大量工作。

---

C++17引入了std::byte，它被定义为enum class byte：unsigned char {};。 因此，它将是一个字节宽度，但它不是字符类型。 不幸的是，由于它是一个enum class，它自带限制。 对它进行了按位运算符的定义，但没有内置的流运算符来处理它，因此您需要定义自己的流运算符来输入和输出它。 这意味着您仍在进行转换，但至少您不会与unsigned char的内置运算符冲突。 那会得到像这样的东西

std::ostream& operator <<(std::ostream& os, std::byte b)
{
    return os << std::to_integer<unsigned int>(b);
}

std::istream& operator <<(std::istream& is, std::byte& b)
{
    unsigned int temp;
    is >> temp;
    b = std::byte{b};
    return is;
}

int main()
{
    std::byte foo{10};
    std::cout << foo;
}

- NathanOliver

Answer 2

在评论中有一些错误信息，因此我会发表回答。

uint8_t 可能是 char 或 unsigned char 的 typedef。它也可能是扩展整数类型（因此不是字符类型）。

编译器可能提供标准所需的最小整数类型集之外的其他整数类型（例如 short、int、long 等）。例如，某些编译器提供了 128 位整数类型。

这也不会“与 C 冲突”，因为 C 和 C++ 都允许扩展整数类型。

因此，您的代码必须考虑这两种可能性。评论中使用一元 + 的建议是可行的。

个人认为，如果标准要求 uint8_t 不是字符类型，则更有意义，因为您注意到的行为是不直观的。

- M.M

---

是的，这正是我所想的。谢谢。 - Humam Helfawi

如果标准规定不应该使用字符类型，那么应该使用什么类型？ - NathanOliver

@NathanOliver 一个不是字符类型的8位整数类型 - M.M

Answer 3

这是一种间接的标准行为，因为ostream有一个针对unsigned char的重载，而在您的系统中unsigned char是相同类型uint8_t的typedef。

§27.7.3.1 [output.streams.ostream]表明：

template<class traits>
basic_ostream<char,traits>& operator<<(basic_ostream<char,traits>&, unsigned char);

我在标准中找不到明确说明uint8_t和unsigned char需要相同的地方，但是，在几乎所有实现中，它们都占据1个字节是合理的。

 std::cout << std::boolalpha << std::is_same<uint8_t, unsigned char>::value << std::endl; // prints true

为了将值打印为整数，您需要一个不是“unsigned char”（或其他字符重载之一）的类型。可能只需将其简单地转换为“uint16_t”即可，因为标准没有列出它的重载：

uint8_t a = 65;
std::cout << static_cast<uint16_t>(a) << std::endl; // prints 65

Demo

- AndyG

---

它们不必相同；uint8_t可以是扩展整数类型。 - M.M

你不会找到任何明确说明uint8_t底层类型必须是什么的东西，因为uint8_t可能甚至不存在。 - NathanOliver

uint16_t 在一个具有 16 位 char 的系统上可能会遇到相同的问题。（尽管这种情况很少见） - M.M

@M.M：我想表达的是它们不必相同，只是它们现在是这样的，而OP（以及所有询问如何打印uint8_t的人）只是不幸地选择了unsigned char作为其typedef，并且它可能不会很快改变，因为这是一个合理的实现。 - AndyG