uint8_t,uint_fast8_t和uint_least8_t之间的区别

Question

C99标准引入了以下数据类型.可以在此处找到AVR stdint库的文档.

• uint8_t 意味着它是一个8位无符号类型.
• uint_fast8_t 意味着它是最快的无符号整数,至少有8位.
• uint_least8_t 意味着它是一个至少8位的无符号整数.

我理解uint8_t和是什么uint_fast8_t(我不知道它是如何在寄存器级别实现的).

你可以解释一下"它unsigned int至少有8位" 是什么意思吗？

2.How uint_fast8_t和uint_least8_t相比有助于提高效率/代码空间uint8_t？

Answer 1

uint_least8_t是具有至少8位的最小类型. uint_fast8_t是最快的类型,至少有8位.

您可以通过想象异国情调的建筑来看到差异.想象一下20位架构.它unsigned int有20位(一个寄存器),它unsigned char有10位.因此sizeof(int) == 2,但使用char类型需要额外的指令来将寄存器减半.然后:

• uint8_t:未定义(无8位类型).
• uint_least8_t:是unsigned char,至少8位的最小类型.
• uint_fast8_t:是的unsigned int,因为在我想象的架构中,半寄存器变量比完全寄存器变量慢.

Answer 2

uint8_t 意思是:给我一个正好8位的无符号整数.

uint_least8_t意思是:给我最小类型的unsigned int,它至少有8位.优化内存消耗.

uint_fast8_t意思是:给我一个至少8位的无符号整数.选择更大的类型,如果它会使我的程序更快,因为对齐考虑因素.优化速度.

此外,与普通int类型不同,上述stdint.h类型的签名版本保证为2的补码格式.

Answer 3

该理论类似于:

uint8_t要求恰好是8位,但不需要存在.因此,您应该在依赖于8位整数的模数256分配行为*的地方使用它,并且您希望编译失败在不明显的体系结构上出现错误行为.

uint_least8_t必须是可以存储至少8位的最小可用无符号整数类型.当你想最大限度地减少像大型数组这样的内存使用时,你会使用它.

uint_fast8_t应该是"最快"的无符号类型,可以存储至少8位; 但是,对于任何给定处理器上的任何给定操作,它实际上并不保证是最快的.您可以在处理对值执行大量操作的代码时使用它.

实践是"快速"和"最少"类型使用不多.

如果您关心使用CHAR_BIT!= 8来掩盖架构的可移植性,那么"最少"类型才真正有用,大多数人都不会这样做.

"快速"类型的问题是"最快"难以确定.较小的类型可能意味着内存/缓存系统上的负载较小,但使用小于本机的类型可能需要额外的指令.此外,最好的架构版本之间可能会发生变化,但实施者通常希望避免在这种情况下破坏ABI.

通过查看一些流行的实现,似乎uint_fastn_t的定义相当随意.glibc似乎将它们定义为至少是所讨论系统的"本地字大小",而不考虑许多现代处理器(尤其是64位处理器)对小于其本机字的项目的快速操作的特定支持.尺寸.IOS显然将它们定义为与固定大小类型相同.其他平台可能有所不同

总而言之,如果使用具有小整数的紧密代码的性能是您的目标,那么您应该在您关注的平台上使用不同大小的类型对您的代码进行基准测试,以确定哪种方法最有效.

*请注意,遗憾的是模数256分配行为并不总是意味着模数为256的算术,这要归功于C的整数提升错误.

Answer 4

某些处理器无法在较小的数据类型上高效运行.例如,给定:

uint32_t foo(uint32_t x, uint8_t y)
{
  x+=y;
  y+=2;
  x+=y;
  y+=4;
  x+=y;
  y+=6;
  x+=y;
  return x;
}

如果y是uint32_tARM Cortex-M3的编译器可以简单地生成

add r0,r0,r1,asl #2   ; x+=(y<<2)
add r0,r0,#12         ; x+=12
bx  lr                ; return x

但由于y是uint8_t编译器将不得不改为产生:

add r0,r0,r1          ; x+=y
add r1,r1,#2          ; Compute y+2
and r1,r1,#255        ; y=(y+2) & 255
add r0,r0,r1          ; x+=y
add r1,r1,#4          ; Compute y+4
and r1,r1,#255        ; y=(y+4) & 255
add r0,r0,r1          ; x+=y
add r1,r1,#6          ; Compute y+6
and r1,r1,#255        ; y=(y+6) & 255
add r0,r0,r1          ; x+=y
bx  lr                ; return x

"快速"类型的预期目的是允许编译器替换无法用较快的类型有效处理的较小类型.不幸的是,"快速"类型的语义指定得很差,这反过来又留下了关于表达式是否将使用有符号或无符号数学进行评估的模糊问题.