数据类型之整型
整型（Integer Types）全面解析
一、整型分类体系
1. 基本整型（标准规定的最小尺寸）
类型
最小位数
典型尺寸（64位系统）
取值范围（典型）
char
8位
8位（1字节）
-128~127 或 0~255
short
16位
16位（2字节）
-2^15 ~ 2^15-1
int
16位
32位（4字节）
-2^31 ~ 2^31-1
long
32位
32或64位
-2^31 ~ 2^31-1 或 -2^63 ~ 2^63-1
long long
64位
64位（8字节）
-2^63 ~ 2^63-1
2. 符号修饰符
signed：有符号（默认，可省略）
unsigned：无符号（仅非负值）
unsigned int positive = 42; // 0~4.2e9
signed char temperature = -5; // -128~127
3. 尺寸精确类型（C++11）
#include
int8_t small; // 精确8位
int32_t medium; // 精确32位
uint64_t large; // 无符号64位
二、关键特性深度解析
1. 字面量表示
int decimal = 42; // 十进制
int octal = 052; // 八进制（前导0）
int hex = 0x2A; // 十六进制（0x前缀）
unsigned long long big = 10'000'000; // C++14数字分隔符
2. 类型转换规则
整数提升：小类型运算前自动提升为int
short a = 10;
short b = 20;
auto c = a + b; // c是int类型，非short！
符号转换：混合运算时自动转换
unsigned u = 10;
int i = -5;
auto r = u + i; // 可能溢出！r为unsigned
3. 溢出处理（未定义行为）
int max = INT_MAX; // 2147483647
max++; // 未定义行为！可能变为-2147483648
三、典型陷阱与解决方案
1. 符号比较陷阱
unsigned int u = 10;
int i = -5;
// 错误：负数转为大正数
if (i < u) {
// 实际：-5 → 4294967291 > 10
// 此代码块不会执行！
}
解决方案：
// 正确比较方式
if (i < 0 || static_cast
// 安全比较逻辑
}
2. 类型推导陷阱
auto size = vector.size(); // size_t（无符号）
for (int i = 0; i < size - 1; ++i) {
// 当size=0时：size-1=4294967295 → 死循环！
}
解决方案：
// 正确方式1：统一使用size_t
for (size_t i = 0; i < size; ++i)
// 正确方式2：C++20范围循环
for (auto& item : vector)
3. 移位操作陷阱
int a = 1 << 31; // 有符号左移31位 → 未定义行为
uint32_t b = 1 << 31; // 无符号安全移位
解决方案：
// 安全移位：使用无符号类型
auto flags = uint32_t{1} << 31;
四、最佳实践指南
精确类型选择原则
// 优先选择
uint8_t for_buffer[1024]; // 内存敏感场景
int32_t for_counter; // 通用计数器
size_t for_index; // 容器索引/大小
避免隐式转换
// 使用显式转换
auto value = static_cast
边界检查工具
#include
if (input > std::numeric_limits
throw std::overflow_error("Input too large");
}
C++20安全整数库
#include
auto [result, overflow] = std::add_overflow(a, b);
if (overflow) { /* 处理溢出 */ }
五、平台移植性策略
尺寸相关代码
// 避免直接假设尺寸
#if INTPTR_MAX == INT64_MAX
// 64位平台代码
#elif INTPTR_MAX == INT32_MAX
// 32位平台代码
#endif
字节序处理
#include
if constexpr (std::endian::native == std::endian::little) {
// 小端序处理
}
类型别名技巧
using FileSize = uint64_t; // 跨平台统一类型
终极建议：
索引/大小 始终用size_t
位操作 始终用无符号类型
网络传输 使用固定尺寸类型（如uint32_t）
财务计算 避免整型（用decimal库）
关键计算 必须添加溢出检查