int8_t 和 uint8_t 是 char 类型吗？

Question

给定这个 C++11 程序，我应该期望看到一个数字还是一个字母？还是不抱期望？

#include <cstdint>
#include <iostream>

int main()
{
    int8_t i = 65;
    std::cout << i;
}

标准是否指定此类型是否可以或将是字符类型？

Answer 1

根据 C++0x FDIS (N3290) 的 § 18.4.1 [cstdint.syn]，int8_t 是一个可选的 typedef，指定如下：

namespace std {
  typedef signed integer type int8_t;  // optional
  //...
} // namespace std

§ 3.9.1 [basic.fundamental] 规定：

有五种标准有符号整数类型：“signed char”、“short int”、“int”、“long int”和“long long int”。在此列表中，每种类型提供的存储空间至少与列表中它前面的类型一样多。也可能存在实现定义的扩展有符号整数类型。标准和扩展的有符号整数类型统称为有符号整数类型。

...

类型bool、char、char16_t、char32_t、wchar_t，以及有符号和无符号整数类型统称为整数类型。整数类型的同义词是整数类型。

§ 3.9.1 还规定：

在任何特定实现中，普通的char 对象可以采用与signed char 或unsigned char 相同的值；哪一个是实现定义的。

如果char 对象采用有符号值，很容易得出结论int8_t 可能是char 的typedef；但是，情况并非如此，因为char 不在有符号整数类型（标准和可能扩展的有符号整数类型）列表中。另请参阅 Stephan T. Lavavej's comments 上的 std::make_unsigned 和 std::make_signed。

因此，int8_t 要么是 signed char 的 typedef，要么是扩展的有符号整数类型，其对象恰好占用 8 位存储空间。

不过，要回答您的问题，您不应该做出假设。因为x.operator<<(y) 和operator<<(x,y) 两种形式的函数都已定义，所以§ 13.5.3 [over.binary] 说我们参考§ 13.3.1.2 [over.match.oper] 来确定@​​987654350@ 的解释。 § 13.3.1.2 反过来说，实现根据 § 13.3.2 和 § 13.3.3 从候选函数集中进行选择。然后我们查看 § 13.3.3.2 [over.ics.rank] 来确定：

• 如果int8_t 与signed char 完全匹配（即signed char 的类型定义），则将调用template<class traits> basic_ostream<char,traits>& operator<<(basic_ostream<char,traits>&, signed char) 模板。
• 否则，int8_t 将被提升为 int 并调用 basic_ostream<charT,traits>& operator<<(int n) 成员函数。

在std::cout << u 的情况下，u 是一个uint8_t 对象：

• 如果uint8_t 与unsigned char 完全匹配，则将调用template<class traits> basic_ostream<char,traits>& operator<<(basic_ostream<char,traits>&, unsigned char) 模板。
• 否则，由于int 可以代表所有uint8_t 值，uint8_t 将被提升为int 并调用basic_ostream<charT,traits>& operator<<(int n) 成员函数。

如果你总是想打印一个字符，最安全、最清晰的选择是：

std::cout << static_cast<signed char>(i);

如果你总是想打印一个数字：

std::cout << static_cast<int>(i);

Answer 2

int8_t 正好是 8 位宽（如果存在的话）。

可以是 8 位的唯一预定义整数类型是 char、unsigned char 和 signed char。 short 和 unsigned short 都要求至少为 16 位。

因此，int8_t 必须是 signed char 或普通 char 的 typedef（如果已签名普通 char，则为后者）。

如果要将int8_t 值打印为整数而不是字符，可以将其显式转换为int。

原则上，C++ 编译器可以定义一个 8 位的扩展整数类型（可能称为 __int8 之类的东西），并将 int8_t 设为它的 typedef。我能想到这样做的唯一原因是避免将int8_t 设为字符类型。我不知道有任何 C++ 编译器真正做到了这一点。

int8_t 和扩展整数类型都是在 C99 中引入的。对于 C，当char 类型可用时，没有特别的理由定义 8 位扩展整数类型。

更新：

我对这个结论并不完全满意。 int8_t 和 uint8_t 是在 C99 中引入的。在 C 中，它们是否是字符类型并不重要。没有任何操作可以使区别产生真正的不同。 （即使putc()，标准C 中最低级别的字符输出例程，也将要打印的字符作为int 参数）。 int8_t 和 uint8_t，如果它们被定义，几乎肯定会被定义为字符类型——但字符类型只是小整数类型。

C++ 为char、signed char 和unsigned char 提供了特定的operator<< 重载版本，以便std::cout << 'A' 和std::cout << 65 产生非常不同的输出。后来，C++ 采用了int8_t 和uint8_t，但是就像在C 中一样，它们几乎肯定是字符类型。对于大多数操作，这并不像在 C 中那样重要，但对于 std::cout << ... 来说确实有所不同，因为：

uint8_t x = 65;
std::cout << x;

可能会打印字母 A 而不是数字 65。

如果您想要一致的行为，请添加演员表：

uint8_t x = 65;
std::cout << int(x); // or static_cast<int>(x) if you prefer

我认为问题的根源在于语言中缺少一些东西：不是字符类型的非常窄的整数类型。

至于意图，我可以推测委员会成员要么没有考虑这个问题，要么认为它不值得解决。有人可能会争辩（我会），将[u]int*_t 类型添加到标准中的好处超过了它们使用std::cout << ... 的相当奇怪的行为所带来的不便。

Answer 3

我会按相反的顺序回答你的问题。

标准是否指定此类型是否可以或将是字符类型？

简答：int8_t 在最流行的平台（Linux 上的 GCC/Intel/Clang 和 Windows 上的 Visual Studio）中是 signed char，但在其他平台上可能是别的东西。

下面是长答案。

C++11 标准的第 18.4.1 节提供了<cstdint> 的概要，其中包括以下内容

typedef 有符号整数类型 int8_t; //optional

稍后在同一部分的第 2 段中，它说

标头 [<cstdint>] 定义了与 C 标准中的 7.18 相同的所有函数、类型和宏。

根据 1.1/2，C 标准表示 C99：

C++ 是一种基于ISO/IEC 9899:1999 编程语言——C（以下简称C 标准)。

因此，int8_t 的定义可以在 C99 标准的第 7.18 节中找到。更准确地说，C99 的第 7.18.1.1 节说

typedef 名称 intN_t 指定一个有符号整数类型，宽度为 N ，没有填充位，使用二进制补码表示。因此，int8_t 表示宽度正好为 8 位的有符号整数类型。

此外，C99 的第 6.2.5/4 节说

标准有符号整数类型有五种，分别指定为signed char、short int、int、long int 和 long long int。 （如 6.7.2 中所述，这些和其他类型可以用几种其他方式指定。）也可能有实现定义的扩展有符号整数类型。 标准和扩展有符号整数类型统称为有符号整数类型。

最后，C99 的第 5.2.4.2.1 节规定了标准有符号整数类型的最小大小。除了signed char，其他所有的长度至少为 16 位。

因此，int8_t 是 signed char 或 8 位长扩展（非标准）有符号整数类型。

glibc（GNU C 库）和 Visual Studio C 库都将int8_t 定义为signed char。 Intel 和 Clang，至少在 Linux 上，也使用 libc，因此同样适用于它们。因此，在最流行的平台上int8_t 是signed char。

给定这个 C++11 程序，我应该期望看到一个数字还是一个字母？还是不抱期望？

简答：在最流行的平台（Linux 上的 GCC/Intel/Clang 和 Windows 上的 Visual Studio）中，您肯定会看到字母“A”。不过，在其他平台上，您可能会看到 65。 （感谢DyP 向我指出这一点。）

在续集中，所有引用均指向 C++11 标准（当前草案，N3485）。

第 27.4.1 节提供了<iostream> 的概要，特别是声明了cout：

extern ostream cout;

现在，ostream 是 typedef，根据第 27.7.1 节，basic_ostream 的模板特化：

template <class charT, class traits = char_traits<charT> >
class basic_ostream;

typedef basic_ostream<char> ostream;

第 27.7.3.6.4 节提供以下声明：

template<class traits>
basic_ostream<char,traits>& operator<<(basic_ostream<char,traits>& out, signed char c);

如果int8_t 是signed char，那么将调用这个重载。同一部分还指定此调用的效果是打印字符（而不是数字）。

现在，让我们考虑int8_t 是扩展有符号整数类型的情况。显然，该标准没有为非标准类型指定 operator<<() 的重载，但由于促销和转换，提供的重载之一可能会接受调用。实际上，int 至少有 16 位长，可以表示int8_t 的所有值。然后 4.5/1 给出了 int8_t 可以提升到 int。另一方面，4.7/1 和 4.7/2 表明 int8_t 可以转换 为 signed char。最后，13.3.3.1.1 产生了在重载解决期间提升比转换更受青睐。因此，以下重载（在 23.7.3.1 中声明）

basic_ostream& basic_ostream::operator

将被调用。这意味着，这段代码

int8_t i = 65;
std::cout << i;

将打印65。

更新：

1。更正了DyP的评论后的帖子。

2。添加了以下关于int8_t 成为typedef 的可能性char 的cmets。

如前所述，C99 标准（上面引用的第 6.2.5/4 节）定义了 5 种标准有符号整数类型（char 不是其中之一）并允许实现添加它们的 onw，它们被称为非标准有符号整数类型。 C++ 标准加强了第 3.9.1/2 节中的定义：

有五种标准有符号整数类型：“signed char”、“short int”、“int”、“long int”和“long long int” [...]整数类型。标准和扩展的有符号整数类型统称为有符号整数类型。

稍后，在同一节中，第 7 段说：

类型bool、char、char16_t、char32_t、wchar_t、以及有符号和无符号整数类型统称为整数类型 .整数类型的同义词是整数类型。

因此，char 是整数类型，但 char 既不是有符号整数类型也不是无符号整数类型，第 18.4.1 节（上面引用）说int8_t，当present，是有符号整数类型的 typedef。

可能令人困惑的是，根据实现的不同，char 可以采用与 signed char 相同的值。特别是，char 可能有一个标志，但它仍然不是signed char。这在第 3.9.1/1 节中有明确说明：

[...] 普通 char、signed char 和 unsigned char 是三种不同的类型。 [...] 在任何特定的实现中，一个普通的char 对象可以采用与signed char 或unsigned char 相同的值；哪一个是实现定义的。

这也意味着char不是由 3.9.1/2 定义的有符号整数类型。

3。我承认我的解释，特别是“char既不是有符号整数类型也不是无符号整数类型”这句话有点争议。

为了证明我的观点，我想补充一点，Stephan T. Lavavej 说了同样的话here 和Johannes Schaub - litb 在this 帖子的评论中也使用了相同的句子。

Answer 4

我的工作草案副本 N3376 在 [cstdint.syn] § 18.4.1 中指定 int 类型通常是 typedef。

namespace std {
typedef signed integer type int8_t; // optional
typedef signed integer type int16_t; // optional
typedef signed integer type int32_t; // optional
typedef signed integer type int64_t; // optional
typedef signed integer type int_fast8_t;
typedef signed integer type int_fast16_t;
typedef signed integer type int_fast32_t;
typedef signed integer type int_fast64_t;
typedef signed integer type int_least8_t;
typedef signed integer type int_least16_t;
typedef signed integer type int_least32_t;
typedef signed integer type int_least64_t;
typedef signed integer type intmax_t;
typedef signed integer type intptr_t; // optional
typedef unsigned integer type uint8_t; // optional
typedef unsigned integer type uint16_t; // optional
typedef unsigned integer type uint32_t; // optional
typedef unsigned integer type uint64_t; // optional
typedef unsigned integer type uint_fast8_t;
typedef unsigned integer type uint_fast16_t;
typedef unsigned integer type uint_fast32_t;
typedef unsigned integer type uint_fast64_t;
typedef unsigned integer type uint_least8_t;
typedef unsigned integer type uint_least16_t;
typedef unsigned integer type uint_least32_t;
typedef unsigned integer type uint_least64_t;
typedef unsigned integer type uintmax_t;
typedef unsigned integer type uintptr_t; // optional
} // namespace std

由于唯一的要求是它必须是 8 位，因此 typedef 到 char 是可以接受的。

Answer 5

char/signed char/unsigned char 是三种不同的类型，char 并不总是 8 位。在大多数平台上，它们都是 8 位整数，但 std::ostream 仅为 scanf("%c", ...) 等行为定义了 >> 的字符版本。