C++标准库头文件 cstdint 举例说明

C++标准库头文件 cstdint 举例说明

1. <cstdint>

<cstdint> 是 C++11 引入的标准库头文件，定义了 固定宽度的整数类型，用于明确指定变量的位数（如 8 位、16 位、32 位、64 位），确保跨平台的一致性。以下是其核心内容和代码示例：

1. 核心类型

类型	位数	符号	范围（含）	典型用途
int8_t / uint8_t	8	有/无符号	-128~127 / 0~255	字节操作、图像像素
int16_t / uint16_t	16	有/无符号	-32768~32767 / 0~65535	短整数、音频采样
int32_t / uint32_t	32	有/无符号	-231~231-1 / 0~2^32-1	通用整数、时间戳
int64_t / uint64_t	64	有/无符号	-263~263-1 / 0~2^64-1	大整数、文件大小
int_leastN_t	≥N	有符号	平台满足至少 N 位的最小类型	节省内存时使用
int_fastN_t	≥N	有符号	平台处理最快的至少 N 位类型	性能优先场景

2. 代码示例
（1）精确控制整数位数

#include <cstdint>
#include <iostream>

int main() {
    int32_t num32 = 2147483647;   // 32位有符号整数（最大值）
    uint16_t num16 = 65535;       // 16位无符号整数（最大值）
    int8_t byte = -128;           // 8位有符号整数（最小值）

    std::cout << "int32_t: " << num32 << "\n";
    std::cout << "uint16_t: " << num16 << "\n";
    std::cout << "int8_t: " << static_cast<int>(byte) << "\n"; 
    // 注意：直接输出char类型会显示ASCII字符，需强制转换

    return 0;
}

=================================================
输出：
int32_t: 2147483647
uint16_t: 65535
int8_t: -128
=================================================

（2）处理二进制数据（如网络协议）

#include <cstdint>
#include <cstring>

#pragma pack(1)  // 禁止内存对齐
struct NetworkPacket {
    uint16_t header;  // 2字节
    uint32_t data;    // 4字节
    uint8_t checksum; // 1字节
};
#pragma pack()

int main() {
    NetworkPacket packet{0xAA55, 0x12345678, 0xEF};
    uint8_t raw[sizeof(NetworkPacket)];
    memcpy(raw, &packet, sizeof(packet));

    // 模拟网络传输（按字节处理）
    for (size_t i = 0; i < sizeof(raw); ++i) {
        printf("%02X ", raw[i]);  // 输出：55 AA 78 56 34 12 EF
    }
    return 0;
}

用途：确保结构体字段的宽度与协议严格匹配。

（3）跨平台兼容性（避免 int 歧义）

#include <cstdint>

void process(uint32_t userId) {  // 明确要求32位无符号
    // 确保所有平台处理相同的整数范围
}

int main() {
    process(1000000);  // 安全：不受int位数影响（如16位系统）
    return 0;
}

（4）快速类型（int_fastN_t）与最小类型（int_leastN_t）

#include <cstdint>
#include <iostream>

int main() {
    int_fast16_t fastVar = 100;  // 平台处理最快的至少16位类型
    int_least8_t leastVar = 255; // 至少8位的最小类型（可能是16位）

    std::cout << "Size of fast16_t: " << sizeof(fastVar) << " bytes\n";
    std::cout << "Size of least8_t: " << sizeof(leastVar) << " bytes\n";
    return 0;
}

输出（64位Linux示例）：

Size of fast16_t: 8 bytes  // 可能用64位寄存器更快
Size of least8_t: 1 byte   // 满足至少8位

3. 关键点总结

• 何时使用：
  需要精确控制位数时（如协议、硬件交互）。
  避免 int/long 的跨平台歧义。

• 性能权衡：
  intN_t：精确位数，但某些平台可能较慢。
  int_fastN_t：性能优先，位数可能更大。
  int_leastN_t：内存节省优先，位数可能更大。

• 与C兼容：
  C++ 的 对应 C 的 <stdint.h>，但推荐使用 C++ 版本。

4. 注意事项

• 溢出风险：固定宽度类型仍需手动检查范围（如 uint8_t 赋值 256 会截断）。
• 平台支持：极少数嵌入式平台可能不支持某些类型（如 int64_t）。
• 打印技巧：int8_t/uint8_t 实际是 char 的别名，直接打印需强制转换。