std::cout 将 uint8_t 作为字符处理

Question

如果我运行这段代码：

std::cout << static_cast<uint8_t>(65);

它会输出：

一个

这是数字 65 的 ASCII 等价物。 这是因为uint8_t 被简单定义为：

typedef unsigned char uint8_t;

• 这种行为是标准吗？

• 不应该是更好的方法来定义uint8_t，保证被处理为数字而不是字符？

我无法理解如果我想打印uint8_t 变量的值，它将被打印为字符的逻辑。

附：我正在使用 MSVS 2013。

Answer 1

这种行为是标准吗

这种行为是标准的，如果uint8_t 是unsigned char 的typedef，那么它将始终打印一个字符，因为std::ostream 具有unsigned char 的重载，并将变量的内容打印为一个字符。

不应该是更好的方式来定义uint8_t，保证被处理为一个数字而不是一个字符？

为了做到这一点，C++ 委员会必须引入一种新的基本类型。目前，sizeof() 等于 1 的唯一类型是 char、signed char 和 unsigned char。有可能他们可以使用bool，但bool 的大小不必为 1，然后你仍然在同一条船上，因为

int main()
{
    bool foo = 42;
    std::cout << foo << '\n';
}

将打印1，而不是42，因为任何非零都为真，而真则打印为1，但默认为。

我并不是说它不能完成，但是对于可以通过 cast or a function 处理的事情来说，这是很多工作

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C++17 引入了std::byte，定义为enum class byte : unsigned char {};。所以它将是一个字节宽，但它不是字符类型。不幸的是，由于它是enum class，它有其自身的局限性。已为其定义了按位运算符，但没有内置的流运算符，因此您需要定义自己的输入和输出。这意味着您仍在转换它，但至少您不会与unsigned char 的内置运算符冲突。这给了你类似的东西

std::ostream& operator <<(std::ostream& os, std::byte b)
{
    return os << std::to_integer<unsigned int>(b);
}

std::istream& operator <<(std::istream& is, std::byte& b)
{
    unsigned int temp;
    is >> temp;
    b = std::byte{b};
    return is;
}

int main()
{
    std::byte foo{10};
    std::cout << foo;
}

Answer 2

由于 cmets 中存在一些错误信息，因此发布答案。

uint8_t 可能是也可能不是 char 或 unsigned char 的 typedef。它也可能是扩展整数类型（因此，不是字符类型）。

编译器可以提供除标准要求的最小集合之外的其他整数类型（short、int、long 等）。例如，一些编译器提供 128 位整数类型。

这也不会“与 C 冲突”，因为 C 和 C++ 都允许扩展整数类型。

因此，您的代码必须允许这两种可能性。 cmets 中使用一元 + 的建议可行。

我个人认为，如果标准要求uint8_t 不是是字符类型会更有意义，因为您注意到的行为是不直观的。

Answer 3

这是间接的标准行为，因为ostream 具有unsigned char 的重载，而unsigned char 是系统中相同类型uint8_t 的typedef。

§27.7.3.1 [output.streams.ostream] 给出：

template<class traits>
basic_ostream<char,traits>& operator<<(basic_ostream<char,traits>&, unsigned char);

我在标准中找不到任何地方明确指出uint8_t 和unsigned char 必须 相同。只是在几乎所有实现中它们都占用 1 个字节是合理的。

 std::cout << std::boolalpha << std::is_same<uint8_t, unsigned char>::value << std::endl; // prints true

要将值打印为整数，您需要一个不是unsigned char（或其他字符重载之一）的类型。对uint16_t 的简单转换可能就足够了，因为标准没有列出它的重载：

uint8_t a = 65;
std::cout << static_cast<uint16_t>(a) << std::endl; // prints 65

Demo