uint32_t与int区别与联系

1.背景介绍

在一些程序中经常看到uint8_t uint32_t等数据类型，那么它与我们常见的int类型有什么区别呢。

2.协议介绍

stdint.h头文件是为了代码的可移植性而推出的，C99中就已经规范了。

3.代码可移植性

3.1 数据类型的差异

大部分的32位系统采用的是ILP32（这个对于嵌入式是在ABI文档中规定的ARM的ABI文档），大部分64位系统采用的是LP64。各个系统基本数据类型长度对比如图所示：

TYPE	ILP32	LP64	LLP64	LP332	ILP64
char	1	1	1	1	1
short	2	2	2	2	2
int	4	4	4	2	8
long	4	8	4	4	8
long long	8	8	8	8	8
float	4	4	4	4	4
double	8	8	8	8	8
size_t	4	8	8	4	8
pointer	4	8	8	4	8

3.2 ILP32 与LP64的对比

Type	ILP32 sizeof	ILP32 print	LP64 sizeof	LP64 print	备注
bool	1	%u	1	%u	C++
char	1	%d或%c	1	%d或%c
unsigned char	1	%u	1	%u
short	2	%d	2	%d
unsigned short	2	%u	2	%u
int	4	%d	4	%d
unsigned int	4	%u	4	%u
long	4	%ld	8	%ld	有差异
unsigned long	4	%lu	8	%lu	有差异
long int	4	%ld	8	%ld	有差异
unsigned long int	4	%lu	8	%lu	有差异
long long	8	%lld	8	%lld
unsigned long long	8	%llu	8	%llu
type *	4	%p	8	%p	有差异
pid_t	4	%d	4	%d
socklen_t	4	%u	4	%u
off_t	4	%zd	8	%zd	有差异
time_t	4	%zd	8	%zd	有差异
pthread_t	4	%zu	8	%zu	有差异
size_t	4	%zu	8	%zu	有差异
ssize_t	4	%zd	8	%zd	有差异

基于可移植性要求，在32位和64位条件下，可变长度的数据类型可能导致兼容性错误

3.3 数据类型统一化

类型定义	ILP32	LP64	PRINT	使用场景及代替类型
void	-	-	-	void，无类型，仅用于占位和通用指针定义
char	1	1	%c	对于字符串、数组直接使用原生char
int8_t	1	1	%d	对于1字节整型使用int8_t，uint8_t
uint8_t	1	1	%u	对于1字节整型使用int8_t，uint8_t
int16_t	2	2	%d	代替short
uint16_t	2	2	%u	代替unsigned short
int32_t	4	4	%d	代替int
uint32_t	4	4	%u	代替unsigned int
int64_t	8	8	%PRId64	代替long long、宏实现代码兼容
uint64_t	8	8	%PRIu64	代替unsigned long long、宏实现代码兼容
float	4	4	%f	单精度浮点数
double	8	8	%lf	双精度浮点数
bool	1	1	%d	布尔类型
uintptr_t	4	8	%zu	会根据32位和64位的不同定义为不同的长度，用于可能存储指针的场景
type *	4	8	%p	type *，可变长度类型，与uintptr_t等价，存在类型转换时建议使用uintptr_t
nullptr_t	4	8	%p	指针初始化
pid_t	4	4	%d	Linux内置，固定长度
socklen_t	4	4	%u	Linux内置，固定长度
off_t/time_t	4	8	%zd	可变长度类型，有符号
size_t/pthread_t	4	8	%zu	可变长度类型，无符号，仅用于调用库函数的兼容性要求（比如底层API中使用了size_t）

4.代码实践

4.1 代码示例

在线编译环境：https://godbolt.org/ X86-64 gcc 9.4

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
int32_t main()
{  printf("int: %d\n",sizeof(int));printf("long:%d\n",sizeof(long));printf("uint32_t:%d\n",sizeof(uint32_t));printf("uint64_t:%d\n",sizeof(uint64_t));
}

int: 4
long:8
uint32_t:4
uint64_t:8

4.1 stdint.h

以下为从gcc编译链提取的stdint头文件，x86_64 x86_64 GNU/Linux

#ifndef __int8_t_defined
# define __int8_t_defined
typedef signed char             int8_t;
typedef short int               int16_t;
typedef int                     int32_t;
# if __WORDSIZE == 64
typedef long int                int64_t;
# else
__extension__
typedef long long int           int64_t;
# endif
#endif/* Unsigned.  */
typedef unsigned char           uint8_t;
typedef unsigned short int      uint16_t;
#ifndef __uint32_t_defined
typedef unsigned int            uint32_t;
# define __uint32_t_defined
#endif
#if __WORDSIZE == 64
typedef unsigned long int       uint64_t;
#else
__extension__
typedef unsigned long long int  uint64_t;
#endif

可以看见uint8_t也是对int等不同的类型的重定义而已，只是实现了跨平台；