int_fast8_t 和 int_fast16_t 的区别

Question

我是嵌入式系统的初学者，我在头文件中看到int_fast8_t/int_fast16_t/int_fast32_t都是带符号的 int。那么它们之间有什么区别吗？或者它们基本相同，即使您为 int_fast8_t 分配了 32 位，它仍然会存储 32 位而不是 8 位？

    /* fastest minimum-width signed integer types */
typedef    signed            int    int_fast8_t;
typedef    signed            int    int_fast16_t;
typedef    signed            int    int_fast32_t;
typedef    signed        __INT64    int_fast64_t;

Answer 1

这就是特定实现定义它们的方式。该标准要求的int_fast8_t是至少8位。它们的目的是实现应该使用它们中最快的，但对此或如何衡量它没有严格的要求。

C11 标准 7.20.1.3说

1 以下每个类型都指定一个整数类型，它通常在所有至少具有指定宽度的整数类型中最快（262）进行操作。

2 typedef 名称 int_fastN_t 指定宽度至少为 N 的最快有符号整数类型。typedef 名称 uint_fastN_t 指定宽度至少为 N 的最快的无符号整数类型。

3 需要以下类型：

    int_fast8_t                                    uint_fast8_t
    int_fast16_t                                   uint_fast16_t
    int_fast32_t                                   uint_fast32_t
    int_fast64_t                                   uint_fast64_t

此表格的所有其他类型都是可选的。

链接的注释说：

262. 不能保证指定的类型在所有用途中都是最快的；如果实现没有明确的理由选择一种类型而不是另一种，它只会选择一些满足符号和宽度要求的整数类型。

通常，“fast”变量被定义为目标处理器的本机大小，前提是它至少与指定的大小一样大。请注意，这取决于更快的情况。当您对单个变量进行操作时，通常最好使用本机大小，但在大型数组上，您通常需要满足您需求的最小类型，因为数组越大，原始字节数越差用于缓存。

例如，以Open Watcom for DOS为例。你有这个：

typedef signed   int       int_fast8_t;
typedef signed   int       int_fast16_t;
typedef signed   long      int_fast32_t;
typedef signed   long long int_fast64_t;

请注意，这是 32 位和 16 位之间的区别，在您的示例中没有。

在我的 gcc 实现中，我有这个：

typedef unsigned char uint_fast8_t;
typedef unsigned long int uint_fast16_t;
typedef unsigned long int uint_fast32_t;
typedef unsigned long int uint_fast64_t;

AFIK在几乎所有情况下的int8_t行为都完全一样int_fast8_t。但在某些情况下，您可能需要小心。看看这个程序：

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

int main(void) {
    int_fast16_t array[] = { 12345,23456,34567 };
    int16_t *ptr = array;
    for(int i=0; i<3; i++) {
        printf("%d %d\n", ptr[i], array[i]);
    }
}

它给了我这个警告：

$ gcc main.c 
main.c: In function ‘main’:
main.c:6:20: warning: initialization of ‘int16_t *’ {aka ‘short int *’} from incompatible pointer type ‘int_fast16_t *’ {aka ‘long int *’} [-Wincompatible-pointer-types]
    6 |     int16_t *ptr = array;
      |                    ^~~~~

并打印：

$ ./a.out 
12345 12345
0 23456
0 34567

这些类型基本上分为三类：

1. 精确宽度
2. 最小宽度
3. 最快最小宽度

确切的宽度必须是精确的，但另外两个具有相同的要求但目的不同。

在嵌入式系统中，我会为数组选择精确的宽度，并为常规变量选择最快（或只是int或long）。如果存在精确的宽度，我真的看不出最小宽度的用处，除了便携性。在这里，我想指出标准要求最小和最快，但不需要确切的宽度。大多数系统确实支持精确宽度。因此，除非您想要 100% 的可移植性或知道您需要在不支持它的机器上编译代码的事实，否则我总是更喜欢精确宽度而不是最小宽度。