C++ - 以整数位获取大小

Posted 2023-02-23

【中文标题】C++ - 以整数位获取大小

【英文标题】：C++ - Getting size in bits of integer

【发布时间】：2015-05-30 20:56:12

【问题描述】：

我需要知道一个整数是否为 32 位长（我想知道它是否正好是 32 位长（8 个十六进制字符）。我如何在 C++ 中实现这一点？我应该使用十六进制表示还是用 unsigned int 吗？

我的代码如下：

mistream.open("myfile.txt");

if(mistream)

    for(int i=0; i<longArray; i++)
    
        mistream >> hex >> datos[i];        
    


mistream.close();

其中 mistream 是 ifstream 类型，而 datos 是 unsigned int 数组

谢谢

【问题讨论】：

使用<limits.h>并计算sizeof(int)*CHAR_BIT或测试INT_MAX/INT_MIN

我不确定您是否想知道int 类型的变量在您的平台中使用了多少位，或者表示特定整数值需要多少位。在整数中可能需要 32 位，但它只需要 1 位来表示值 0。

一种不可移植的方法是使用非标准的内在函数。大多数机器都有计算前导零或前导冗余符号位的指令。

明确一点：您是否有兴趣知道 type 是 32 位还是 value 介于 power(2,31) and power(2,32)-1 或其他之间？

是的@chux 我有兴趣知道该值是否介于 power(2, 31) 和 power(2, 32) - 1. 你能帮我吗？谢谢

【参考方案1】：

std::numeric_limits<unsigned>::digits

是一个静态整数常量（或 C++11 中的 constexpr），给出位数（因为无符号存储在基数 2 中，它给出二进制数字）。

您需要#include <limits> 才能得到这个，您会注意到here 这给出了与 Thomas 的答案相同的值（同时也可以推广到其他原始类型）

---

作为参考（你在我回答后改变了你的问题），给定程序中给定类型的每个整数（例如，unsigned）大小完全相同。

您现在要问的不是整数的 size 位，因为它永远不会改变，而是最高位是否已设置。您可以使用

进行简单的测试

bool isTopBitSet(uint32_t v) 
  return v & 0x80000000u;

（如果您想推广到除 uint32_t 之外的无符号 T，请将无符号十六进制文字替换为 T1 << (std::numeric_limits<T>::digits-1)）。

【讨论】：

我该如何使用它？我的意思是，我有一个无符号整数，我该如何使用你的方法？

@fergaral 你什么意思？您只需要类型，而不需要值本身。

【参考方案2】：

我想知道它是否正好是 32 位长（8 个十六进制字符）

我有兴趣知道该值是否介于 power(2, 31) 和 power(2, 32) - 1 之间

所以你想知道是否设置了高位？然后你可以简单地测试这个数字是否为负：

bool upperBitSet(int x)

    return x < 0;

对于无符号数，您可以简单地左右移动，然后检查是否丢失数据：

bool upperBitSet(unsigned x)

    return (x << 1 >> 1) != x;

【参考方案3】：

OP 说“如果它正好是 32 位长（8 个十六进制字符）”，并进一步说“.. 有兴趣知道该值是否介于 power(2, 31) 和 power(2, 32) - 1 之间”。所以它对负 32 位数字有点模糊。

当然 OP 想根据值而不是类型知道结果。

bool integer_is_32_bits_long(int x) = 
    // cope with 32-bit int
    ((INT_MAX == 0x7FFFFFFF) && (x < 0)) ||
    // larger 32-bit int
    ((INT_MAX >  0x7FFFFFFF) && (x >= 0x80000000) && (x <= 0xFFFFFFFF));

当然如果int 是16 位的，那么结果总是false。

【参考方案4】：

试试这个：

#include <climits>

unsigned int bits_per_byte = CHAR_BIT;
unsigned int bits_per_integer = CHAR_BIT * sizeof(int);

标识符CHAR_BIT 表示char 中的位数。

sizeof 返回整数占用的字符位置数。

将它们相乘得到整数的位数。

【讨论】：

CHAR_BITS 的值是多少？我的意思是，确切的价值，或者，如果不是，我怎么能得到它？谢谢

这在实践中有效，但不能保证。该标准允许int 使用 29 位。

宏被命名为CHAR_BIT（单数），定义在climits，而不是cstdint:en.cppreference.com/w/cpp/types/climits

我这样做是这样的：unsigned int bits_per_integer = CHAR_BITS * sizeof(myarray[i])，但它总是返回 32。我做错了什么？

根据@5gon12eder 的评论编辑。

【参考方案5】：

正如@chux 在评论中已经暗示的那样，您可以使用sizeof 运算符和CHAR_BIT 宏常量的组合。前者告诉您（在编译时）其参数类型的大小（以sizeof(char) aka 字节为单位的倍数）。后者是字节的位数（通常为 8）。

您可以很好地将其封装到函数模板中。

#include <climits>   // CHAR_BIT
#include <cstddef>   // std::size_t
#include <iostream>  // std::cout, std::endl

template <typename T>
constexpr std::size_t
bit_size() noexcept

  return sizeof(T) * CHAR_BIT;


int
main()

  std::cout << bit_size<int>() << std::endl;
  std::cout << bit_size<long>() << std::endl;

在我的实现中，它输出 32 和 64。

由于该函数是constexpr，因此您可以在静态上下文中使用它，例如static_assert<bit_size<int>() >= 32, "too small");。

【参考方案6】：

最简单的方法可能是检查第 32 位是否已设置：

bool isReally32bitsLong(uint32_t in) 
  return (in >> 31)!=0;


bool isExactly32BitsLong(uint64_t in) 
  return ((in >> 31)!=0) && ((in >> 32) == 0);

【讨论】：

1UL << 32 是潜在的问题。

不，这显然是个问题。

@user3528438 1UL << 32 不是问题，如果unsigned long 异常宽于 32 位。

不，不是。但是我将代码更改为也可以在带有sizeof(unsigned long) < 64 的奇异系统上工作。 ;-

@user3528438：具体来说，Visual Studio（用于编译几乎所有 Windows 程序的编译器）在为 64 位机器编译时使用 32 位长。在为 64 位机器编译时，Clang 和 G++ 都使用 64 位长。 long 是一种语言，所以重要的是编译器，而不是硬件。