为什么使用 _Bool 和 bool 而不是 int8_t 或 char？答案

【问题标题】：Why _Bool and bool instead of int8_t or char?为什么使用 _Bool 和 bool 而不是 int8_t 或 char？
【发布时间】：2020-01-22 14:32:00
【问题描述】：

我想到了 C 中的 _Bool/ bool (stdbool.h) 和 C++ 中的 bool 的类型。

我们使用布尔类型来声明对象，这些对象只能保存 0 或 1 的值。例如：

_Bool bin = 1;

或

bool bin = 1;

（注意：bool是_Bool在stdbool.h头文件中的宏。）

在 C 中，

或

bool bin = 1;

在 C++ 中。

但是_Bool 和bool 的布尔类型真的有效吗？

我做了一个测试，以确定每个对象在内存中的大小：

对于 C：

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>   // for "bool" macro.

int main()
{
    _Bool bin1 = 1;
    bool bin2 = 1; // just for the sake of completeness; bool is a macro for _Bool.    

    printf("the size of bin1 in bytes is: %lu \n",(sizeof(bin1)));
    printf("the size of bin2 in bytes is: %lu \n",(sizeof(bin2)));  

    return 0;
}

输出：

the size of bin1 in bytes is: 1
the size of bin2 in bytes is: 1

对于 C++：

#include <iostream>

int main()
{
    bool bin = 1;

    std::cout << "the size of bin in bytes is: " << sizeof(bin);

    return 0;
}

输出：

the size of bin in bytes is: 1

因此，布尔类型的对象确实存储在内存中的 1 字节（8 位）内，而不仅仅是一个 1 位，因为它通常只需要。

这里讨论的原因是：Why is a char and a bool the same size in c++?。这不是我的问题。

我的问题是：

为什么我们在 C 中使用 _Bool/ bool (stdbool.h) 和在 C++ 中使用 bool 类型，如果它们不在内存中提供好处存储，因为它是专门假装使用这些类型的？
为什么我不能只使用int8_t或char的类型（假设char在具体实现中包含8位（通常是这种情况））？

是否只是为了给代码读者提供一个明显的印象，即各个对象仅用于0或1/true或false目的？

非常感谢您的参与。

【问题讨论】：

嗯，根据个人经验，我曾经提出过一个测试用例，其中bool 的正确使用实际上比使用int 的对应物减少了代码大小。很遗憾记不起细节了。
是否只是为了给代码读者提供一个明显的印象，即各个对象仅用于 0 或 1/true 或 false 目的？ 那是一个主要好处。
我确实使用bool 来使用true 和false 而不是 0 和1。如果你认为1 和0 很好，你就不需要bool
不要忘记，由于bool 是uint8_t 的不同类型，某些模板的行为可能会有所不同。（是的，我看着你std::vector<bool>）
@MartinMorterol 不要太难看。当你这样做时它往往会咬人;）

标签： c++ c types boolean

【解决方案1】：

为什么我们在 C 中使用 _Bool/bool (stdbool.h) 类型和在 C++ 中使用 bool 类型，如果它们在内存存储方面没有好处，因为它专门假装使用这些类型？

您已经在问题中提到了原因：

我们使用布尔类型来声明对象，它只能保存 0 或 1 的值

专门使用布尔数据类型的好处是它只能表示真或假。其他整数类型具有更多可表示的值，当您只需要两个时，这是不可取的。

为什么我不能只使用 int8_t 或 char 的类型（假设 char 在具体实现中包含 8 位（通常是这种情况））？

你可以。事实上，直到 C99 标准，C 才具有布尔数据类型。请注意，使用int8_t 的缺点是不能保证所有系统都提供它。 char 的问题是它可能是签名的或未签名的。

但您不必这样做，因为您可以使用布尔数据类型。

这意味着当我将 true 或 false 与布尔类型一起使用时与我将它们与 char 或 int8_t 一起使用时存在差异。你能说一下这个区别吗？

考虑以下简单的例子：

int8_t i = some_value;
bool b = some_value;

if (i == true)
if (i)
if (b == true)
if (b)

对于int8_t，这两个条件句具有不同的行为，如果选择了错误的形式，就会为行为错误创造机会。对于布尔值，它们具有相同的行为并且没有错误的选择。

附：如果您想紧凑地存储多个布尔值（以每次读取和写入多条指令为代价），您可以使用 std::bitset 或 std::vector<bool> 例如。在 C 中没有类似的标准库实用程序，但可以通过移位和屏蔽来实现此类功能。

【讨论】：

【解决方案2】：

效率不止一种。内存效率是其中之一。速度效率是另一个因素。

最初的 C 语言根本没有 boolean 类型——通常程序员会使用 int 表示布尔标志，0 表示 false，1 表示 true。如果他们真的关心内存效率，他们可能会使用位图在一个字节中存储八个布尔值，但这通常只在内存非常稀缺的情况下才有必要。但是访问int 比访问int 然后解压缩其组成位更快。

_Bool/bool 是在 C99 中引入的。它反映了将布尔值存储在 int 中的常见做法。

但是，它的优点是编译器知道它是一个布尔值，因此更难以意外地为其分配值 3，将其添加到整数等。

当今的大多数编程语言都将布尔值存储在一个字节中。是的，它使用的内存是所需内存的 8 倍——但它速度很快，而且很少会同时运行如此多的布尔值，以至于浪费变得很严重。

在许多编程语言中，实现与语言规范是分开的——Javascript 的规范没有说明 Javascript 运行时应如何存储 true 或 false。但是，在 C99 中，您可以依赖 true 等效于整数 1。

如果布尔值确实占用了过多系统内存，您可以使用按位运算将 8 个布尔值存储在 unsigned char 中，或者在更大的类型中存储更多。

如有必要，您可以为运行时操作执行此操作，或者仅在写入输出格式时执行此操作（如果问题是文件系统上的记录大小或网络数据包）。

值得注意的是，在许多现代应用程序中，人们非常乐意在网络上或文件系统上将false 表示为 7 个字节 [ '"', 'f', 'a', 'l', 's', 'e', '"' ]

【讨论】：

【解决方案3】：

同时拥有 bool 和 int 的原因之一是为了增加代码对那些追求并尝试维护它的人的理解。

考虑这些

布尔 b; 诠释 c;

如果 (b == c)

c = 2; b = 2;

现在，我会说将布尔值（真或假）与数字进行比较很可能是错误的。所以像“if (b == 1)”这样的东西可能表示编码错误。我希望你同意 'b = 2' 是错误的。

内存存储的好处（我不记得有任何地方声称使用布尔类型可以减少内存需求）并不是语言特性的唯一原因。

【讨论】：