C++ unsigned int 和 unsigned long int 之间的区别

Question

我正在 Windows 上使用 Visual Studio 编译器（特别是 Visual Studio 2015 Update 3）进行 C++ 开发。

对于一些 DSP 相关工作，我使用unsigned int / unsigned long数据类型。我想知道这两种内置 C/C++ 类型有什么区别。

我通过 Google 和 SO 进行了一些搜索，找到了这些参考资料。

1. cppreference.com 上的类型文档
2. MSDN 上的 Visual Studio 2015类型文档
3. GNU C/C++ 的类型文档（由于G++ 编译器声明 C/C++ 使用相同的默认类型实现，我在这里参考 C 文档）

我假设 cppreference 文档是 ISO C++11 标准的摘要。因此，从“标准”来看，unsigned和unsigned int是 16/32 位，具体取决于 LP/ILP 32/64 数据模型，而unsigned long和unsigned long int是 32/64 位，具体取决于 LP/ILP 32/64 数据模型。

对于 MSDN 和 GNU 文档，他们都声明unsigned int / unsigned long使用 32 位实现，并且可以保存高达 4,294,967,295 的值。然而 GNU 文档还指出，根据您的系统，unsigned long 可能是 64 位，与 unsigned long long int 相同。

所以我的问题如下：

1. 对于 unsigned long 64 位，超出上限 4,294,967,295 是未定义的行为还是正确的行为？
2. 如果我有一个在 Visual Studio 中编译的 Windows 系统上运行的应用程序，基本上是unsigned == unsigned long。对或错？
3. 如果我有一个由 GNU 编译器在 Linux/Windows 上编译的应用程序，我必须确保unsigned long == unsigned int或unsigned long == unsigned long long以避免数据溢出。对或错
4. 如果我有一个可能由所有这些 Visual Studio/GNU/Clang/Intel 编译器编译的跨平台应用程序，我必须使用一堆预处理器对环境进行明确分类，以避免数据溢出。对或错

提前致谢。

编辑： 感谢@PeterRuderman 指出，超出无符号类型的 ceil 值并不是未定义的行为。

那么我的问题1就会变成：

1. 对于 unsigned long 64 位，超出上限 4,294,967,295 会导致自身回绕吗？

Answer 1

简短的回答是，是的，sizeof(unsigned)不能保证等于sizeof(unsigned long)，但它确实在 MSVC 中。如果您需要以独立于平台的方式确定整数的大小，请使用<cstdint>:uint32_t和中的类型uint64_t。避免long在可移植代码中使用，它会导致很多麻烦。

另请注意，溢出无符号整数并不是未定义的行为。定义的行为是值环绕。（例如std::numeric_limits< uint64_t >::max() + 43 == 42）。对于有符号类型来说，情况并非如此，其中溢出是未定义的行为。

为了回答您的最后一个问题，64 位整数可以存储 [0, 2 ⁶⁴ - 1] 范围内的值。2 ³² + 1 不会导致环绕。