64 位系统的整数大小差异（与我的旧 32 位电脑系统混淆）

Question

几个月前，我给自己买了一台带有 cpu intel i7-2630qm 和 64 位 Windows 的笔记本电脑。在这个系统下练习我的编程技能时，我遇到了整数大小方面的一些差异，这让我认为这可能是由于我的新 64 位系统造成的。

我们来看一段代码。

C 代码：

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int num = 20;

    printf("%d %lld\n" , num , num);

    return 0;
}

问题：

1.) 我记得在获得这台新笔记本电脑之前，这意味着当时我仍在使用旧的 32 位系统，当我运行此代码，程序将打印整数 20，而由于 %lld 说明符，它旁边会打印一些随机数。

2.)但是当我使用我的新笔记本电脑时，这种现象不再发生，它会正确打印两个整数，即使我将变量num更改为类型short 。

3.)是否在64位系统上，有新的整数提升，当用作参数时，会将int提升为long long？还是short整数当作为参数传递时，可以提升为 64 位的 long long 吗？

4.）除此之外，我对一件事感到非常困惑，在 16 位系统上，int 将是 16 位，而在 32 位系统上它将是 32 位。但是为什么它在 64 位上时不变成 64 位？

=================================================== ================================= 插件：

1.)当我使用我的新笔记本电脑时，我在 IDE 上选择“控制台程序（64 位）”作为我的项目，但在我的 32 位旧 PC 系统上选择“控制台程序”。

2.）我使用 sizeof 运算符检查了“控制台程序（64 位）”项目下 int 的大小，它返回 32 位，而 short 仍然保持 16 位。唯一的变化是 long 类型，它是 64 位，并且 long long 仍然保持其通常的 64 位大小。

Answer 1

您会看到此副作用，因为 x64 代码的调用约定有所不同。 32 位 x86 代码中的函数参数在堆栈上传递。 printf() 函数将从堆栈中读取不属于激活帧的字。它包含 0 值的可能性极低。

在 x64 代码中，函数的前 4 个参数通过 cpu 寄存器传递，而不是堆栈。 64 位寄存器的高位字偶然为零的可能性非常大。这是之前处理小数字的 64 位操作留下的。但肯定不能保证。

否则，尝试推理出未定义行为的已定义行为是没有用的。除了尝试猜测该语言是如何为您机器中的核心实现的。有更好的资源可以做到这一点。学习适用于您的编译器的机器代码是一个很好的捷径。与不错的调试器一起，向您展示 C 代码如何转换为机器代码。机器代码没有未定义的行为。

Answer 2

我现在无法访问 Windows 64 位编译器，但我的猜测如下。

您的问题不是关于整数提升，而是关于参数如何从函数调用者传递到被调用函数。这超出了 C 规范，但了解它很有趣。

在 32 位中，所有参数都分为 32 位块，因为所有寄存器都可以保存 32 位。因此，在这种情况下，我们有以下堆栈布局：

[ 32-bit format string pointer ][ num as 32-bit ][ num as 32-bit ] junk...

在 64 位中，所有参数都分为 64 位块，因为所有寄存器都可以保存 64 位。因此，堆栈将包含以下内容：

[ 64-bit format string pointer ][ num as 64-bit ][ num as 64-bit ] junk...

保存 32 位值的 64 位寄存器的高 32 位被方便地设置为零。

因此，当 printf 读取 64 位数字时，它会在 32 位平台上加载两个 32 位寄存器，但在64 位平台。

Answer 3

(1 和 2) 如前所述，这种情况下的行为是未定义的，因此允许编译器出于任何原因或根本没有原因而采取不同的行为。

(3) 编译器可以将 int 定义为 64 位，在这种情况下不需要升级，因为所有相关变量的大小都相同。但几乎可以肯定不会。

(4) 在大多数或所有 64 位编译器上，int 是 32 位。这是因为 int 长期以来一直是 32 位，以至于程序员已经开始期待它，并且更改它会破坏现有代码。据我所知，这并不是标准的正式一部分，但它是更难改变的事实上的标准之一。 :-)

Answer 4

您所描述的所有内容都特定于您的编译器使用的任何规范以及您所在的平台（除了 long 保证至少与 int 大小相同):

维基百科条目:

long long

int

c99 标准试图通过添加特定类型来结束这种歧义； int32_t、uint64_t 等。还有一个 POSIX 规范定义了 u_int32_t 等。

编辑： 我错过了关于 printf() 的问题，抱歉。正如 @nos 在您的问题的评论中指出的那样，将 long long 以外的内容传递给 %lld 会导致未定义的行为。这意味着它的作用没有任何规律或理由。独角兽自发出现并非不可能。

哦 - 在我知道的每个编译器和操作系统上，int 都是 32 位。改变它有可能破坏依赖于 32 位的东西。