C中类型的任何保证最小尺寸？

Question

您通常可以对数据类型的最小大小做出任何假设吗？

到目前为止我读过的内容：

• 字符：1 个字节
• 短：2 字节
• int：2 字节，通常为 4 字节
• 长：4 字节

浮动？？？双？？？

float.h 和 limits.h 中的值是否依赖于系统？

Answer 1

这在Wikipedia article:

short int 不得大于 int。
int 不得大于 long int。

short int 的长度必须至少为 16 位。
int 的长度必须至少为 16 位。
long int 的长度必须至少为 32 位。
long long int 的长度必须至少为 64 位。

该标准并不要求这些尺寸中的任何一个都必须不同。这是完全有效的，例如，如果所有四种类型都是 64 位长。

Answer 2

是的，float.h 和 limits.h 中的值取决于系统。您永远不应该对类型的宽度做出假设，但标准确实规定了一些最小值。请参阅C99 standard 中的 §6.2.5 和 §5.2.4.2.1。

例如，标准只规定char 应该足够大以容纳执行字符集中的每个字符。它没有说它有多宽。

对于浮点情况，标准提示了类型宽度的给出顺序：

§6.2.5.10

有三种真正的浮点类型，分别指定为float、double和long 双。 ³²⁾float 类型的值集是 double 类型的值集的子集； double 类型的值集是 long double 类型的值集的子集。

他们隐含地定义了哪个比另一个更宽，但没有具体定义它们有多宽。 “子集”本身是模糊的，因为 long double 可以具有与 double 完全相同的范围并满足此子句。

这是非常典型的 C 语言方式，每个单独的环境都留下了很多内容。你不能假设，你必须问编译器。

Answer 3

九年了，仍然没有关于float, double, long double 的最小大小的直接答案。

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C 中的类型有任何保证的最小大小吗？

对于 浮点 输入 ...

从实用的角度来看，float 的最小大小是 32 位，double 是 64 位 . C 允许 double 和 long double 共享相似的特征，因此 long double 可以像 double 一样小：Example¹ 或 80 位或 128 位或 . ..

我可以想象一个兼容 C 的 48 位 double 可能已经存在——但不知道。

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现在，让我们想象一下，我们富有的叔叔去世了，给我们留下了一笔财富，用于支付 www.smallest_C_float.com 的发展和文化推广。

C 指定：

1. float 有限范围至少为 [1E-37…1E+37]。见FLT_MIN, FLT_MAX

2. (1.0f + FLT_EPSILON) – 1.0f <= 1E-5.

3. float 支持正负值。

   让 X：数字 1-9 让 Y：数字 0-9 让 E：值 -37 到 36 让 S：+ 或 - 设 b: 0 或 1

我们的float 可以最低限度地表示SX.YYYYY*10^E 的所有组合，使用基数为 10。

还需要0.0 和±1E+37（另外3 个）。我们不需要 -0.0、次法线、±无穷大或非数字。

即 2910^5*74 + 3 种组合或 133,200,003，需要至少 27 位进行编码 - 不知何故。回想一下，目标是最小尺寸。

使用经典的 base 2 方法，我们可以假设隐含的 1 并得到 S1.bbbb_bbbb_bbbb_bbbb_b2^e 或 22^17*226 组合或 26 位。

如果我们尝试以 16 为基数，则需要大约 21516^(4 或 5)*57 个组合或至少 26 到 30 位。

结论：一个 C float 至少需要 26 位编码。

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A C 的double 不需要比float 表达更大的指数范围，它只是具有不同的最小精度要求。 1E-9.

S1.bbbb_bbbb_bbbb_bbbb_ bbbb_ bbbb_ bbbb_bb2^e --> 22^30*226 组合或 39 位。

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在我们的 imagine-if-you-will 计算机上，我们可以有一个 13 位的 char 并因此编码 float, double, long double 而没有填充。这样我们就可以实现一个非填充的26位float和39位double, long double。

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¹：Microsoft Visual C++ for x86, which makes long double a synonym for double

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[编辑] 2020

额外的double 要求可能需要 41 位。可能必须使用 42 位 double 和 28 位 float。将需要审查。大叔会不高兴的。

Answer 4

但是，新的 C99 指定（在 stdint.h 中）最小尺寸的可选类型，如 uint_least8_t、int_least32_t 等。
（见en_wikipedia_Stdint_h）

Answer 5

提出此类问题的开发人员通常会处理安排一个打包的struct 以匹配定义的内存布局（如消息协议）。假设语言应直接指定布局 16、24、32 位等字段。

这对于汇编语言和其他与特定 CPU 架构密切相关的应用程序特定语言来说是常规且可接受的，但有时在可能针对谁知道什么样的架构的通用语言中是一个问题。

事实上，C 语言并不是为特定的硬件实现而设计的。它通常被指定，以便 C 编译器实现者可以正确地适应特定 CPU 的实际情况。由 9 位字节、54 位字和 72 位内存地址组成的 Frankenstein 硬件架构可以轻松且明确地映射到 C 功能。 （char 是 9 位；short int、int 和 long int 是 54 位。）

这种普遍性就是为什么 C 规范说“不要对超出 sizeof (char)

目前的现实是——而且未来似乎也如此——软件要求架构提供 8 位字节，并且内存字可作为单个字节寻址。情况并非总是如此。不久前，我在 CDC Cyber​​ 架构上工作，该架构具有 6 位“字节”和 60 位字。一个 C 实现会很有趣。事实上，该架构负责 Pascal 的奇怪打包语义——如果有人记得的话。

Answer 6

如果您不想检查系统/平台上任何类型的大小（字符的倍数）确实是您期望的大小，您可以这样做：

enum CHECK_FLOAT_IS_4_CHARS
{
   IF_THIS_FAILS_FLOAT_IS_NOT_4_CHARS = 1/(sizeof(float) == 4)
};

Answer 7

C99 N1256 标准草案

http://www.open-std.org/JTC1/SC22/WG14/www/docs/n1256.pdf

C99 指定了两种类型的整数保证：

• 最小尺寸保证
• 类型之间的相对大小

相对保证

6.2.5 类型：

8 对于任意两个具有相同符号和不同整数转换等级的整数类型 （见 6.3.1.1），整数转换等级较小的类型的取值范围是 其他类型值的子范围。

和6.3.1.1 布尔、字符和整数确定相对转换等级：

1 每个整数类型都有一个整数转换等级，定义如下：

• long long int 的秩应大于 long int 的秩，即 应该大于int的rank，int的rank应该大于short的rank int，应大于signed char的等级。
• 任何无符号整数类型的等级应等于相应的等级 有符号整数类型（如果有）。
• 对于所有整数类型 T1、T2 和 T3，如果 T1 的秩大于 T2 并且 T2 具有 排名大于 T3，则 T1 排名大于 T3

绝对最小尺寸

https://stackoverflow.com/a/1738587/895245 提到过，为了方便，这里引用一下。

5.2.4.2.1 整数类型的大小<limits.h>：

1 [...] 它们的实现定义值的大小（绝对值）应等于或大于所示值 [...]

• UCHAR_MAX 255 // 2 8 - 1
• USHRT_MAX 65535 // 2 16 - 1
• UINT_MAX 65535 // 2 16 - 1
• ULONG_MAX 4294967295 // 2 32 - 1
• ULLONG_MAX 18446744073709551615 // 2 64 - 1

浮点数

如果定义了 __STDC_IEC_559__ 宏，则保证每种 C 类型的 IEEE 类型，尽管 long double 有几种可能性：Is it safe to assume floating point is represented using IEEE754 floats in C?

Answer 8

引用标准确实给出了被定义为“正确答案”的内容，但它实际上并不能反映程序的一般编写方式。

人们总是假设 char 是 8 位，short 是 16，int 是 32，long 是 32 或 64，long long 是 64。

这些假设不是一个好主意，但你不会因为做出这些假设而被解雇。

理论上，<stdint.h> 可用于指定固定位宽类型，但您必须为 Microsoft 寻找一个。 (See here for a MS stdint.h.) 这里的问题之一是 C++ 在技术上只需要 C89 兼容性就可以成为一个符合要求的实现；即使对于普通 C，C99 甚至在 2009 年也没有得到完全支持。

说char 没有宽度规范也不准确。有，标准只是避免说它是否签名。以下是 C99 的实际含义：

• 不是位域（字节）的最小对象的位数
  CHAR_BIT 8
  
• signed char 类型对象的最小值
  SCHAR_MIN -127 // -(2⁷ - 1)
  
• signed char 类型对象的最大值
  SCHAR_MAX +127 // 2⁷ - 1
  
• 无符号字符类型对象的最大值
  UCHAR_MAX 255 // 2⁸ - 1
  

Answer 9

大多数库都这样定义：

#ifdef MY_ARCHITECTURE_1
typedef unsigned char u_int8_t;
typedef short int16_t;
typedef unsigned short u_int16_t;
typedef int int32_t;
typedef unsigned int u_int32_t;
typedef unsigned char u_char;
typedef unsigned int u_int;
typedef unsigned long u_long;
typedef unsigned short u_short;
#endif

然后你可以在你的程序中使用这些 typedef 而不是标准类型。