数据类型中的位数

Question

我有两个任务要分配，一个任务返回任何机器上 int 类型的位数。我想我会像这样编写我的函数：

int CountIntBitsF() {
    int x = sizeof(int) / 8;
    return x;
}

看起来正确吗？

第二部分是用宏返回任意数据类型的任意位数，宏可以取自limits.h。我在我的机器上查找了limits.h，还查找了http://www .opengroup.org/onlinepubs/007908799/xsh/limits.h.html，但我认为我并不真正理解其中任何一个如何返回任何数据类型的位数。有什么想法吗？谢谢。

Answer 1

存储的基本单位是字符。它并不总是 8 位宽。 CHAR_BIT 在limits.h 中定义，具有字符中的位数。

Answer 2

它是 *，而不是 /。

至于第二部分，请参阅“数值限制”部分。

Answer 3

如果您想要用于在内存中存储 int 的位数，请使用 Justin 的答案，sizeof(int)*CHAR_BIT。如果您想知道该值中使用的位数，请使用 slebetman 的答案。

尽管要获取 INT 中的位，您可能应该使用 INT_MAX 而不是 UINT_MAX。我不记得 C99 是否确实保证 int 和 unsigned int 具有相同的宽度，或者只是保证它们具有相同的存储大小。我怀疑只有后者，因为在 6.2.6.2 中，我们有“如果有符号类型中有 M 个值位，无符号类型中有 N 个值位，则 M <= N”，而不是“M = N 或 M = N-1” ”。

实际上，在我使用过的任何实现中，整数类型都没有填充位，因此您很可能会得到相同的答案，符号位为 +/- 1。

Answer 4

在 limits.h 中，UINT_MAX 是 unsigned int 类型对象的最大值。这意味着它是一个所有位都设置为 1 的 int。因此，计算 int 中的位数：

#include <limits.h>

int intBits () {
    int x = INT_MAX;
    int count = 2; /* start from 1 + 1 because we assume
                    * that sign uses a single bit, which
                    * is a fairly reasonable assumption
                    */

    /* Keep shifting bits to the right until none is left.
     * We use divide instead of >> here since I personally
     * know some compilers which does not shift in zero as
     * the topmost bit
     */
    while (x = x/2) count++;

    return count;
}

Answer 5

使用 g++ -O2，此函数计算为内联常量：

#include <climits>
#include <stddef.h>
#include <stdint.h>
#include <cstdio>

template <typename T>
size_t num_bits()
{
    return sizeof (T) * (CHAR_BIT);
}

int main()
{
    printf("uint8_t : %d\n", num_bits<uint8_t>());
    printf("size_t : %d\n", num_bits<size_t>());
    printf("long long : %d\n", num_bits<long long>());
    printf("void* : %d\n", num_bits<void*>());
    printf("bool : %d\n", num_bits<bool>());
    printf("float : %d\n", num_bits<float>());
    printf("double : %d\n", num_bits<double>());
    printf("long double : %d\n", num_bits<long double>());

    return 0;
}

输出：

uint8_t : 8
size_t : 32
long long : 64
void* : 32
bool : 8
float : 32
double : 64
long double : 96

生成的 X86 32 位汇编：

---SNIP---

movl    $32, 8(%esp)      <--- const $32
movl    $.LC1, 4(%esp)
movl    $1, (%esp)
call    __printf_chk
movl    $64, 8(%esp)      <--- const $64
movl    $.LC2, 4(%esp)
movl    $1, (%esp)
call    __printf_chk

---SNIP---

Answer 6

您确定需要位数，而不是字节数吗？在 C 中，对于给定类型 T，您可以使用 sizeof 运算符找到它所占用的字节数。一个字节中的位数为 CHAR_BIT，通常为 8，但也可以不同。

因此，给定类型 T，类型 T 的对象中的位数为：

#include <limits.h>
size_t nbits = sizeof(T) * CHAR_BIT

请注意，除了 unsigned char 类型外，所有上述 nbits 位的可能组合可能不代表 T 类型的有效值。

对于第二部分，请注意，您可以将 sizeof 运算符应用于对象和类型。换句话说，给定一个类型 T 和一个该类型的对象 x：

T x;

您可以通过 sizeof(T) 找到 T 的大小，以及 x 的大小乘以 sizeof x。如果 sizeof 用于对象，则括号是可选的。

根据上述信息，您应该能够回答第二个问题。如果仍有问题，请再次询问。

Answer 7

您的公式不正确：您不应将 sizeof(int) 除以 8，而是应乘以 int 中的字节数 (sizeof(int)) 乘以字节中的位数，它实际上在 中定义为宏 CHAR_BIT 的值。

这是更正后的函数：

#include <limits.h>

int CountIntBitsF(void) {
    return sizeof(int) * CHAR_BIT;
}