使用uint8，uint16等

Question

目前我正在使用针对32位MIPS平台的代码库（C，C ++混合）。 处理器是一个相当现代的处理器[只是提到我们有很好的处理能力和内存]。

代码库使用数据类型，如uint8 [1字节宽无符号整数]，uint16 [2字节宽无符号整数]，uint32 [4字节宽无符号整数]等。

我知道在将代码移植到不同平台时这些构造的用法是如何有用的。

我的问题是：

1. 使用uint16有什么用/有用uint32也足够了（如果有的话）？

2. 在使用较短的数据类型（考虑数据对齐）时，是否可以节省内存使用量？

3. 如果要节省几个字节的内存，在现代硬件中做些什么是明智的吗？

Answer 1

使用uint16有什么用/有用uint32也足够了（如果有的话）？

如果这些uint16s是数组或结构的一部分，则可以节省内存，并且可能能够处理比在相同数组或结构中使用uint32s更大的数据集。 这真的取决于你的代码。

数据协议和文件格式可以使用uint16s ，它可能不正确使用uint32s代替。 这取决于格式和语义（例如，如果您需要将值从65535回绕到0，则uint16将自动执行此操作，而uint32将不会这样做）。

OTOH，如果那些uint16s只是单个局部或全局变量，用32位替换它们可能没有显着差异，因为它们可能由于对齐而占用相同的空间并且它们作为32位参数传递（在堆栈上）或者在MIPS中或者在寄存器中）。

在使用较短的数据类型（考虑数据对齐）时，是否可以节省内存使用量？

可能会有节省，特别是当uint16s是许多结构的一部分或大数组的元素时。

如果要节省几个字节的内存，在现代硬件中做些什么是明智的吗？

是的，你降低了内存带宽（这总是一件好事），并且当你操作较少的数据时，你经常会降低各种缓存未命中（数据缓存和TLB）。

Answer 2

首先，如果您定义了uint16等类型，它们在哪里定义？ 它们不是标准类型，因此将在某些专有标题中定义 - 可能是您的或可能由某些第三方库提供; 在这种情况下，您必须问自己该代码的可移植性，以及您是否正在创建在某些其他应用程序中可能没有意义的依赖项。

另一个问题是许多库（不明智的IMO）使用各种名称定义这样的类型，例如UINT16，uint16，U16 UI16等，它变得有点像确保类型协议和避免名称冲突的噩梦。 如果这样的名称定义 ，他们应该理想地被放置在一个命名空间或给定库特定的前缀以表示它们与使用被定义什么库，例如rtos::uint16到rtos_uint16 。

由于ISO C99标准库在stdint.h中提供了标准的位长特定类型，因此您应该优先使用它们在专有或第三方标头中定义的任何类型。 这些类型具有_t后缀，例如uint16_t 。 在C ++中，它们可以放在std:: namespace中（尽管这不是给定的，因为在C99中引入了头文件）。

1]使用uint16有什么用/有益，uint32也足够了（如果有的话）？

除了我之前的建议，更喜欢stdint.h的uint16_t ，至少有两个合理的理由使用长度特定的类型：

1. 匹配特定的硬件寄存器宽度。
2. 在不同体系结构中实施通用且兼容的API。

2]在使用较短的数据类型（考虑数据对齐）时，是否可以节省内存使用量？

可能，但如果记忆不是你的问题，那就不是使用它们的好理由。 值得考虑的可能是大型数据对象或数组，但全球应用很少值得努力。

3]如果要节省几个字节的内存，在现代硬件中做些什么是明智的吗？

见[2]。 然而，“ 现代硬件 ”并不一定意味着大量资源; 例如，有大量的32位ARM Cortex-M器件，只有几Kb的RAM。 这更多是关于模具空间，成本和功耗，而不是设计或建筑时代。

Answer 3

cstdint有不同用途的typedef加载。

• intN_t表示特定宽度
• int_fastN_t表示最快的整数，至少有N位
• int_leastN_t表示最小整数，至少有N位
• 他们unsigned等价物

您应该根据自己的情况选择。 在std::vector存储数千个而不进行大量计算？ intN_t可能是你的男人。 需要快速计算少量整数？ int_fastN_t可能是你的家伙。

Answer 4

答。 1.软件具有一定的要求和规范，严格说明在编码/解码或其他某些使用时仅占用参数的8/16位。 因此，即使你将一个大于127的值分配到u8中，它也会自动为你修剪数据。

答。 2.我们不应该忘记我们的编译器超越智能来进行优化，无论是内存还是复杂性。 因此，建议尽可能使用较小的内存。

答。 3.当然，在现代h / w中节省记忆是有意义的。

Answer 5

必须检查生成的机器代码/汇编器以验证是否有任何代码保存。 在RISC类型架构中，典型的立即数是16位，但是使用uint16_t无论如何都会消耗一个完整的32位寄存器 - 因此，如果使用int类型，但是提交使用接近零的值将产生相同的结果并且更加可移植。

在现代平台中，IMO节省内存也是值得的。 更严格的代码可以带来更好的电池续航时间和更流畅的用户体验。 但是，我建议只在使用（大型）数组时，或者当变量映射到某个真实的HW资源时，才能对大小进行微管理。

PS。 编译器很聪明，但编写它们的人现在可以使它们变得更好。

Answer 6

使用uint16_t而不是uint32_t可以节省内存。 它也可能是硬件约束（例如，某些外设控制器实际上发送了16位！）但是，它可能不值得使用它，因为缓存和对齐考虑（你真的必须进行基准测试）。

Answer 7

使用uint16有什么用/有用uint32也足够了（如果有的话）？

有些CPU中unsigned char是16位值。 如果不使用typedef，单元测试这样的代码会很困难（uint16只是适当类型的typedef）。

此外，通过使用这些typedef，在不存在许多问题的情况下在不同平台上构建更容易。

在使用较短的数据类型（考虑数据对齐）时，是否可以节省内存使用量？

不，这不是重点。 如果uint16是unsigned short的typedef，那么你可以在任何地方使用unsigned short ，但是你可能在不同的平台上获得不同的类型。

当然，使用较小的类型将减少内存消耗。 例如，使用uint16而不是uint32，但仅限于使用数组。

如果要节省几个字节的内存，在现代硬件中做些什么是明智的吗？

这取决于平台：

• 内存使用量减少意味着缓存丢失率降低
• 如果支持，则有SIMD功能处理16位数据

Answer 8

您的问题的答案归结为一个关键概念：数据有多大？ 如果你正在处理很多，那么使用较小数据类型的好处是显而易见的。 可以这样想：只需计算新发现的最大已知质数，就可以在典型的工作站上耗尽内存。 这个数字本身需要超过一千兆字节才能存储。 这不包括计算实际数量。 如果您使用的是厚数据类型而不是瘦数据类型，则可能需要使用两千兆字节。 一个简单的例子，但仍然是一个好的例子。

Answer 9

使用精确的宽度整数类型（如int32_t和friends）可以避免在int和long具有不同大小的平台之间的符号扩展错误。 例如，当应用位掩码或位移时，这些可能发生。 如果你对这些操作long ，例如，你的代码适用于32位long ，它可能会打破一个64位long 。 另一方面，如果你使用uint32_t ，你就会知道无论平台如何，你会得到什么结果。

它们对于在平台之间交换二进制数据也很有用，您只需要担心存储数据的字节顺序而不是位宽; 如果你把一个int64_t写入一个文件，你知道在另一个平台上你可以读取它并将其存储到int64_t 。 如果你正在写了一个long ，而不是这是在一个平台上为64位，你可能最终需要一个long long的另一个平台，因为long只有32位。

保存内存通常不是原因，除非您谈论的是非常有限的环境（嵌入式内容）或大型数据集（如具有5000万个元素的数组等）。