`long`保证至少为32位？

Question

通过阅读C++标准,我一直都知道C++中的整数基本类型的大小如下:

sizeof(char) <= sizeof(short int) <= sizeof(int) <= sizeof(long int)

我从3.9.1/2中推断出这个:

2. 有四种带符号的整数类型:"signed char","short int","int"和"long int".在此列表中,每种类型至少提供与列表中前面的存储一样多的存储空间.简单的int具有执行环境的体系结构所建议的自然大小

此外,大小char由3.9.1 /描述为:

1. [...]大到足以存储实现的基本字符集的任何成员.

1.7/1以更具体的术语定义:

1. C++内存模型中的基本存储单元是字节.一个字节至少足以包含基本执行字符集的任何成员,并且由连续的位序列组成,其数量是实现定义的.

这导致我得出以下结论:

1 == sizeof(char) <= sizeof(short int) <= sizeof(int) <= sizeof(long int)

where sizeof告诉我们这个类型的字节数.此外,它是实现定义的字节中有多少位.我们大多数人可能习惯于处理8位字节,但标准表示n字节中有位.

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在这篇文章中,Alf P. Steinbach说:

long保证(至少)32位.

根据标准,这一切都在我理解C++基本类型的大小面前.通常情况下,我只是将这句话视为初学者错误,但由于这是Alf,我认为值得进一步调查.

那么,你呢？标准长期保证至少为32位？如果是这样,请具体说明如何进行此保证.我只是没有看到它.

1. C++标准特别指出,为了了解C++,你必须知道C(1.2/1)¹

2. C++标准隐含地定义了long可容纳的值的最小限制LONG_MIN- LONG_MAX ²

所以无论多大long,它都必须足够大才能将LONG_MIN保持为LONG_MAX.

但Alf和其他人特别指出,long必须至少为32位.这就是我想要建立的.C++标准明确指出一个字节中的位数没有指定(可能是4,8,16,42)那么连接如何能够容纳数字LONG_MIN-LONG_MAX至少为32位？

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(1)1.2/1:以下参考文件对于本文件的应用是必不可少的.凡是注日期的引用文件,仅引用的版本适用.凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本标准.

• ISO/IEC 2382(所有部分),信息技术 - 词汇
• ISO/IEC 9899:1999,编程语言 - C.
• ISO/IEC 10646-1:2000,信息技术 - 通用多八位字节编码字符集(UCS) - 第1部分:体系结构和基本多语言平面

(2)定义<climits>如下:

LONG_MIN -2147483647 // -(2^31 - 1)
LONG_MAX +2147483647 //   2^31 - 1

Answer 1

C++使用C标准中定义的限制(C++:18.3.2(c.limits),C:5.2.4.2.1):

LONG_MIN -2147483647 // -(2^31 - 1)
LONG_MAX +2147483647 //   2^31 - 1

因此,您可以保证长度至少为32位.

如果你想遵循a LONG_MIN/ 是否LONG_MAX可以表示的漫长迂回路线long,你必须看看C++标准中的18.3.1.2(numeric.limits.members):

static constexpr T min() throw(); // Equivalent to CHAR_MIN, SHRT_MIN, FLT_MIN, DBL_MIN, etc.
static constexpr T max() throw(); // Equivalent to CHAR_MAX, SHRT_MAX, FLT_MAX, DBL_MAX, etc.

我将脚注移到评论中,所以它并不完全是标准中出现的内容.但它基本上意味着std::numeric_limits<long>::min()==LONG_MIN==(long)LONG_MIN和std::numeric_limits<long>::max()==LONG_MAX==(long)LONG_MAX.

因此,即使C++标准没有指定(带符号)负数的按位表示,它也必须是二进制补码并且总共需要32位存储,或者它有一个显式符号位,这意味着它具有32位存储也.

Answer 2

答案肯定是肯定的.阅读我的OP和所有评论,以了解原因,但这是短版本.如果您怀疑或质疑这一点,我建议您阅读整个主题和所有评论.否则接受此为真:

1. C++标准包括C标准的部分,包括用于定义LONG_MIN和LONG_MAX
2. LONG_MIN 被定义为不大于 -2147483647
3. LONG_MAX 被定义为不低于 +2147483647
4. 在C++中,整数类型以二进制形式存储在底层表示中
5. 为了表示-2147483647和+2147483647二进制,您需要32位.
6. A C++长被保证是能够代表最小范围LONG_MIN通过LONG_MAX

因此,a long必须至少为32位¹.

编辑:

LONG_MIN并且LONG_MAX在第5.2.4.2.1节中具有C标准(ISO/IEC 9899:TC3)规定的数值:

[......]它们的实施定义值的大小[...](绝对值)应与所示值相等或更大,具有相同的符号[...]

— minimum value for an object of type long int
LONG_MIN -2147483647 // -(2 ^ 31 - 1)
— maximum value for an object of type long int
LONG_MAX +2147483647 // 2 ^ 31 - 1

¹ 32位:这并不意味着sizeof (long) >= 4,因为一个字节不一定是8位.根据标准,字节是一些未指定的(平台定义的)位数.虽然大多数读者会觉得这很奇怪,但真正的硬件CHAR_BIT是16或32.

Answer 3

C++标准指出其内容<climits>与C头<limits.h>(ISO C++ 03 doc中的18.2.2)相同.

不幸的是,我没有C++ 98之前存在的C标准的副本(即C90),但是在C99(第5.2.4.2.1节)中,<limits.h>必须至少具有这个最小值.除了C99添加long long类型之外,我不认为这改变了C90 .

— minimum value for an object of type long int

LONG_MIN -2147483647 // ?(2^31 ? 1)

— maximum value for an object of type long int

LONG_MAX +2147483647 // 2^31 ? 1

— maximum value for an object of type unsigned long int

ULONG_MAX 4294967295 // 2^32 ? 1

— minimum value for an object of type long long int

LLONG_MIN -9223372036854775807 // ?(2^63? 1)

Answer 4

但Alf和其他人特别指出,long必须至少为32位.这就是我想要建立的.C++标准明确指出未指定字节中的位数.可能是4,8,16,42 ......那么如何能够容纳LONG_MIN-LONG_MAX数字至少为32位？

在值表示中需要32位才能获得至少那么多位模式.并且因为C++需要整数的二进制表示(在标准中使用显式语言,§3.9.1/ 7),QED

Answer 5

是的,C++标准明确指出未指定字节中的位数.也没有指定long中的位数.

设置数字的下限不指定它.

C++标准在一个地方说:

1 == sizeof(char) <= sizeof(short) <= sizeof(int) <= sizeof(long).

它实际上是通过包含C标准在另一个地方说的:

CHAR_BITS >= 8; SHORT_BITS >= 16; INT_BITS >= 16; LONG_BITS >= 32

(除了AFAIK,标识符SHORT_BITS,INT_BITS和LONG_BITS不存在,并且这些限制是由类型的最小值要求推断的.)

这是因为在数学上需要一定数量的比特来编码(例如,对于长)LONG_MIN..LONG_MAX范围中的所有值.

最后,短裤,整体和长头必须全部由多个字符组成; sizeof()始终报告一个整数值.此外,通过char迭代内存char必须访问每一位,这带来了一些实际限制.

这些要求在任何方面都不一致.任何满足要求的尺寸都可以.

很久以前有机器的原始字大小为36位.如果你要将C++编译器移植到它们,你可以合法地决定在一个char中有9位,在short和int中有18位,在long中有36位.您也可以在法律上决定在每种类型中使用36位,原因与今天在典型32位系统上的int中可以有32位相同.有些实际的实现使用64位字符.

另请参阅C++ FAQ Lite的第26.1-6和29.5节.